Appleseed se passa num mundo que acabou de sofrer uma guerra não-nuclear, porém esta guerra foi tão longa, que ainda existem soldados pelo mundo que não sabem do fim dela. Um desses soldados é Deunan Knute, a protagonista do filme.

No inicio do filme, ela está se defendendo de outros soldados quando um terceiro grupo entra e a captura. Esse grupo pertence a cidade, chamada Olympus que sobreviveu a guerra. A cidade é controlada por um super-computador, Gaia, regido por sete anciões, The Seven Wisest Men. Metade da população da cidade é Bioroid, um tipo de clone, criados para que a sociedade fique mais estável.

Nesta cidade, a protagonista reencontra um ex-amante(de acordo com animenfo.com) chamado Briareos. Antes soldado, ele agora é um cyborg e por isso Deunan desconfia que ele não é mais a mesma pessoa que ela conhecia.

De acordo que a trama vai se evoluindo, a protagonista e envolvida numa trama entre Bioroids e humanos extremistas, Briareos entre eles, que querem derrubar o governo.