承受着残酷命运的少女露恩•芭洛特（林原惠美 配音）与强敌鲍伊德（矶部勉 配音）进行着实力悬殊的惨烈战斗，危急时刻，号称万能兵器的犯罪搜查官乌夫库克博士（八岛智人 配音）出现，拯救了濒临死亡的芭洛特。当芭洛特再次醒来，发现自己正置身于传说中的禁忌科学诞生之地——“乐园”实验室，再次她见识了许多奇怪的发明，并了解到“乐园”和三博士的过去。经过一番追查，她终于得知榭尔（中井和哉 配音）的记忆正藏在卡西诺赌场的一枚筹码之中。为了追查榭尔的过去，芭洛特化装成赌客走入凶险的赌场……  
故事发生在科学技术高度发展的未来，由于先前爆发的战争而导致科技崩坏的世界。在有着“通往天国之街”之称的Mardock Scramble街上，住着故事未成年妓女露恩·芭洛特的经历，无依无靠的她被经营着赌场的野心家 榭尔捡到之后，榭尔给予了芭洛特一切，虚假的出身，虚假的过去，虚假的现实，彻头彻尾的简直像要重新书写一个人的人格一样。承受着残酷命运的少女露恩·芭洛特（林原惠美 配音）与强敌鲍伊德（矶部勉 配音）进行着实力悬殊的惨烈战斗，危急时刻，号称万能兵器的犯罪搜查官乌夫库克博士（八岛智人 配音）出现，拯救了濒临死亡的芭洛特。当芭洛特再次醒来，发现自己正置身于传说中的禁忌科学诞生之地——“乐园”实验室，再次她见识了许多奇怪的发明，并了解到“乐园”和三博士的过去。经过一番追查，她终于得知榭尔（中井和哉 配音）的记忆正藏在卡西诺赌场的一枚筹码之中。为了追查榭尔的过去，芭洛特化装成赌客走入凶险的赌场…… 本片根据冲方丁的科幻小说改编，为“壳中少女”三部曲中第二部（另两部分别为“压缩”和“排气”）。