Vỏ Bọc Ma lấy bối cảnh xã hội tương lai, nơi các nền văn hóa Đông - Tây đã hòa nhập cùng nhau. Để chống lại những tên tội phạm nguy hiểm và ngông cuồng, Đội trị an Sector 9 đã được thành lập, với thành viên chủ chốt là Major (Scarlett Johansson thủ vai) - Nữ chiến binh nửa người nửa máy sở hữu những kỹ năng chiến đấu ưu việt. Major hoàn toàn không có ký ức gì về tuổi thơ của mình. Trong lần truy lùng dấu vết của một vụ khủng bố nhắm vào công nghệ trí tuệ nhân tạo, cô đã vô tình phát hiện ra những bí mật khủng khiếp ảnh hưởng đến vận mệnh toàn nhân loại.