En l'an 2019, dans la ville de Neo-Tokyo, Tetsuo, un adolescent de petite taille, fait partie d'une bande de motards dont il est un peu le souffre-douleur. Comme il est doté de particularités télépathiques, les autorités militaires le choisissent comme objet d'expériences tendant à augmenter ses capacités pour créer une race de super-soldats. Mais Tetsuo s'échappe du laboratoire et se met à semer la panique dans la ville avec ses pouvoirs mal contrôlés. Traqué par les forces de l'armée et de la police, il est recherché par son ami Kaneda qui veut lui venir en aide mais se voit forcé de le combattre. L'aventure de Tetsuo prend bientôt des dimensions apocalyptiques.