In der nahe Zukunft hat die Menschheit gewaltige technologische Fortschritte gemacht, aber dennoch ist Major (Scarlett Johansson) die erste ihrer Art: Sie wurde nach einem schrecklichen Unfall in einen Cyborg mit übermenschlichen Fähigkeiten verwandelt, eine perfekte Waffe im Kampf gegen gefährliche Kriminelle überall auf der Welt. Und so ist Major auch am besten geeignet, gemeinsam mit ihrer Elite-Einsatztruppe Sektion 9 den skrupellosen Cyber-Terroristen Kuze (Michael Pitt) aufzuhalten, dem es gelungen ist, sich in den Verstand von Menschen zu hacken und diese zu kontrollieren. Doch während der Jagd auf Kuze macht sie eine furchtbare Entdeckung: Die Wissenschaftler, die ihr angeblich das Leben gerettet haben, haben ihr in Wahrheit ihr Leben weggenommen. Fortan begibt sich Major auf die Suche nach den Verantwortlichen, um zu verhindern, dass andere dasselbe Schicksal erleiden müssen, und sie versucht gleichzeitig herauszufinden, wer sie vor ihrem Leben als Cyborg war…