In un futuro prossimo, i progressi tecnologici hanno reso possibile misurare e monitorare con precisione lo stato mentale, la personalità e le disposizioni delle persone usando lo "Psycho-Pass", un dispositivo installato nel corpo di ogni cittadino. Lo strumento viene usato anche per valutare le probabilità che una persona commetta un crimine, misurato dal "Coefficiente di Criminalità": quando questo valore supera un determinato limite interviene la sezione anticrimine della Pubblica Sicurezza, formata dagli Agenti, criminali latenti il cui compito è catturare altri criminali e dagli Ispettori, ufficiali di polizia che monitorano e dirigono le loro azioni. Ispettori e Agenti possono intervenire usando le Dominator, particolari pistole che possono sparare solo a criminali con alti coefficienti. La storia ruota attorno a Shinya Kogami, un Agente che sfrutta lo Psycho-Pass, per lottare contro il crimine e ad Akane Tsunemori, Ispettore di polizia che comanda la squadra a cui appartiene Kogami.