湘北高中的一年级新生樱木花道在初中就有了被50个女孩抛弃的“悲惨”经历，最后一个女孩抛弃他原来是看上了篮球部队小田，由此樱木对篮球更是深恶痛绝。进入高中后，樱木看上了美少女赤木晴子，晴子十分热爱篮球，为了赢取晴子的芳心，樱木决定加入篮球部。在侥幸赢得与篮球队队长赤木刚宪的打赌后，樱木顺利加入了篮球队。随着国中篮球联赛的最有价值球员流川枫的到来、伤愈复出的控位宫城良田以及误入歧途的前国中最有价值球员三井寿的回归，去年不堪一击的湘北篮球今年可谓人强马壮，虽然问题少年一大帮，但是在队长赤木刚宪的带领下，这一群以全国第一为目标的篮球少年正朝着自己的梦想进发！

舞台是在某个国家的某个地区莫斯特城市。 　　在陈旧大楼的二楼有一家发行《月刊妄想科学》的小出版社。 　　《月刊妄想科学》是一本异想天开，报道“真是吓人一跳！”的事件、即使是科学家也会发出“要不行啦！”声音的超科学现象的科学杂志。 　　工作人员只有帅哥主编兼编辑的塔罗·J·铃木。再加上小学生助手吉罗·田中和狗狗三郎。 　　编辑部一直是空的，塔罗、吉罗和三郎都沉浸在同一栋大楼1F的咖啡馆《岩石（ROCK）》中。 　　有一天，科学家戈洛·佐藤前来咨询，由此开始了一个异想天开的故事……。

　　故事发生在冈山县仓敷市，高中女孩森川心音（高畑充希 配音）与父亲桃太郎（江口洋介 配音）相依为命。心音最为擅长的就是睡觉，无论身处何方，只要她想似乎就随时可以进入梦乡。不过最近一段时间睡觉让心音有点儿闹心，因为反反复复她总是做同一个梦。而父亲似乎只对改造汽车感兴趣，对女儿的烦恼全然没有半点察觉。2020年，就在东京奥运会召开前三天，桃太郎突然被警察逮捕。心音坚信父亲绝对清白，于是她找到童年时的好友，正上大学的佐渡守生（满岛真之介 配音），结伴前往东京拯救父亲。在此途中，女孩不断从自己的梦中得到启示，而这些恰恰成为解开父亲被捕之谜的谜团。　　因此，心音决定利用自己的睡觉技能，完成这次交织着梦和现实的冒险之旅……

　　1999年的东京，一部军用的机械人在无人的情况自动启动、一个名为帆场瑛一的篠原重工天才程序员自杀；谁也没想到，两起无关事件却会在将来把东京带入恐怖中。从建筑施工现场到人们的日常生活，处处都可以见到一种被称为“Labor”的大型机器人。面对Labor相关犯罪与日俱增的局面，警察局成立了特殊车辆二课，配备专门机器人PatLabor，负责处理特殊事务。Labor到了更新换代的时期，作为机器人大脑的电脑操作系统升级为HOS。正在这时，突然发生多起机器人失控事件，机动警察小队负责调查此事。他们发现这是由与HOS有关的电脑病毒所导致的，而肇事者已经销毁了所有资料行踪不明。在东京湾，制造巨型海上方舟以解决东京土地问题的巴比伦计划已经到了关键时刻，那里集结了全国45\\\%的Labor机器人，这些机器人一旦失控后果将不堪设想……　　本片为TV动画《机动警察》的剧场版。

　　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。