该电影由工藤进执导，林原惠美、东地宏树、中井和哉、若本规夫、矶部勉、藤田淑子、有本钦隆、小林由美子、浪川大辅、胜田晶子、土师孝也、庄司美代子、藤本让、石原凡、宫泽正、小形满、胜杏里、最上嗣生、长岛真祐、村上裕哉、八岛智人等主演，于2011年上映。在65分钟的叙事中，《壳中少女：燃烧》（又名：Mardock Scramble The Second Combustion）承受着残酷命运的少女露恩•芭洛特（林原惠美 配音）与强敌鲍伊德（矶部勉 配音）进行着实力悬殊的惨烈战斗，危急时刻，号称万能兵器的犯罪搜查官乌夫库克博士（八岛智人 配音）出现，拯救了濒临死亡的芭洛特。当芭洛特再次醒来，发现自己正置身于传说中的禁忌科学诞生之地——“乐园”实验室，再次她见识了许多奇怪的发明，并了解到“乐园”和三博士的过去。经过一番追查，她终于得知榭尔（中井和哉 配音）的记忆正藏在卡西诺赌场的一枚筹码之中。为了追查榭尔的过去，芭洛特化装成赌客走入凶险的赌场…… 本片根据冲方丁的科幻小说改编，为“壳中少女”三部曲中第二部（另两部分别为“压缩”和“排气”）。