美國主要城市遭國際恐怖組織發動攻擊，迫使美國宣布戒嚴。空軍艦隊搭配無人自動機械巡邏系統，對民眾進行監督反恐。某天，一名巡邏機駕駛赫然發現自己因宗教信仰而被列為監測對象，因此他私自存取高機密資料，並帶著妹妹逃入紅區尋求庇護。深怕機密資料落入敵人之手的美軍高層，決定下達密令即刻追緝…
近未来，神秘症状在人群间扩散，恐惧在空气中曼延。原因不明，只知感染者初期会产生骨骼变异，身体长出毛皮或鳞片，原有人类特质将逐步退化。政府束手无策，只能强制收管已兽化的感染者。方苏瓦深信挚爱的妻子还在那张突变的面孔底下，无论她被转到多远的收容所，他都带着青春期的儿子艾米搬迁跟随。尝试融入新班级的艾米，却意外发现身体也出现了难以启齿的变化⋯⋯
2002年冬天，横浜大桥突然被战斗机炸毁，媒体虽然报导此为自卫队战机所为，但实际上这架战机却并不存在。民众广泛对自卫队产生了不信任感。特车二课第二小队的后藤（大林隆介 配音）队长察觉此事与在99年的那场事件中失踪的自卫队队员柘植有关——1999年，日本陆上自卫队的机器人 小队在一次联合国维和行动中遭到全歼。而柘植是特车二课第一小队队长南云（榊原良子 配音）原来的恋人。民众的不信任感达到了顶峰，处于戒严状态的东京面临着大骚乱，人们被即将爆发战争的危机笼罩着。在自卫队王牌队员荒川的帮助下，后藤（大林隆介 配音）和南云追查到了柘植的下落。后藤招集起泉（富永美伊奈 配音）、篠原（古川登志夫 配音）等特车二课原来的成员们，启动PATLABOR机器人进攻柘植的根据地…… 本片是押井守导演推出了《机动警察PATLABOR》的第二部剧场版。
