故・石ノ森章太郎による未完の名作SF「サイボーグ009」を、「攻殻機動隊 STAND ALONE COMPLEX」「東のエデン」の神山健治監督が完全オリジナルストーリーで3Dアニメーション映画化。かつて世界の数々の危機を救ってきた9人のサイボーグ戦士は、時代の移ろいとともにその役割を終え、それぞれの国に戻っていた。リーダーの009こと島村ジョーは、過去の記憶を失い高校生として東京で静かに暮らしていたが、西暦2013年、世界各国で同時多発テロが発生。この事態を受けて、生みの親であるギルモア博士が再びサイボーグ戦士を集結させる。