20世紀末、レイバーと呼ばれる人間型ロボットの急速な普及に伴う犯罪に備え、警視庁は警察用レイバーを擁する特車二課パトレイバー中隊を設立するが、レイバー衰退と共に特車二課は警察のお荷物集団となっていた。そんなある日、最新鋭の戦闘ヘリを自衛隊から強奪し、首都1,000万人を人質にしたテロリスト集団が現れる。機関砲、対地ロケット、ミサイルで完全武装をした上、最新の熱光学迷彩を身に纏った視認できない戦闘ヘリ“グレイゴースト”は、レインボーブリッジへの攻撃を皮切りに、上空500メートルに潜み、首都を蹂躙。そんなテロリストの暴挙を止めるため、特車二課が動き出す。型落ちの警察用ロボットVS最新鋭戦闘ヘリの壮絶なバトルが幕を開けた……。