O Babylon Project é uma renovação massiva dos bairros de Tóquio, incluindo a criação de ilhas artificiais na baía. Utilizando "Trabalhos", ou robôs criados com o propósito expresso de fazer o trabalho, arquitetos e equipes de construção são capazes de progredir com mais eficiência no desenvolvimento da reforma. Quando uma figura-chave na concepção do Projeto é encontrada morta após cometer suicídio em circunstâncias misteriosas, a unidade policial Patlabor do capitão Kiichi Gotou é encarregada de chegar ao fundo da situação bizarra.

Enquanto vários Labors começam a enlouquecer e um programa de IA hackeado põe em perigo o povo de Tóquio, a jovem piloto Noa Izumi e seu Patlabor Alphonse trabalham sob as ordens de Gotou para salvar a cidade e toda a nação de uma enorme conspiração bíblica.