Bersetting pada abad ke-22 dimana sekarang ini Penegakan hukum di Jepang telah ditentukan otomatis oleh suatu sistem bernama ‘Sibyl’. Sistem ini dapat menentukan tingkat ancaman kejahatan dari setiap orang dengan memeriksa keadaan mental yang sedang orang tersebut alami. Keadaan mental tersebut bisa dimeterisasi dan sebutan untuk pengukuran tersebut yaitu Psycho-Pass.
 
Dengan mengukur jumlah parameter psycho-pass, penegak diharuskan menangkap seseorang yang memungkinkan akan melakukan tindakan kejahatan ataupun mengeksekusi penjahat yang parameternya melebihi batas yang telah ditentukan Sibyl sistem.
 
Fokus cerita ada pada Akane Tsunemori, seorang polisi baru yang menduga terdapat suatu hal ganjil mengenai ke tidak sempurnaan Sibyl sistem lalu juga orang-orang dalam pemerintahan yang diduga korup serta mungkin merencanakan sesuatu.