L'action se situe dans un futur proche où les avancées technologiques ont permis à l'homme de créer les labors, de gigantesques robots capables d'effectuer de nombreux travaux. Hélas, ils sont également utilisés à mauvais escient par des terroristes. Pour lutter contre ce nouveau type de criminalité, la police a dû créer une patrouille spéciale, la Patlabor. Noa Izumi, fraîchement débarquée dans la patrouillé, découvre le quotidien mouvementé des pilotes de labors.