La justicia y su aplicación han cambiado. En el siglo XXII, Japón aplica el Sistema Sibyl, un medio objetivo de determinar el nivel de amenaza de cada ciudadano examinando su estado mental en busca de indicios de intención criminal, lo que se conoce como su Psycho-Pass. Los inspectores defienden la ley sometiendo, a menudo con fuerza letal, a cualquiera que albergue la más mínima mala voluntad; junto a ellos están los ejecutores, inspectores hastiados que se han convertido en criminales latentes, a los que se concede una relativa libertad a cambio de que lleven a cabo el trabajo sucio de los inspectores.

En este mundo entra Akane Tsunemori, una joven con el honesto deseo de defender la justicia. Sin embargo, mientras trabaja junto al veterano Shinya Kougami, pronto se da cuenta de que los juicios del Sistema Sibyl no son tan perfectos como suponen sus compañeros inspectores. Con todo lo que ha conocido trastocado, Akane se enfrenta a la cuestión de qué es realmente la justicia y si puede mantenerse mediante el uso de un sistema que ya puede estar corrupto.