1947. Ein brutaler Mord erschüttert Amerika. Das Starlet Betty Ann Short (Mia Kirshner) alias "Die schwarze Dahlie" wird tot aufgefunden. Die Cops Lee Blanchard (Aaron Eckhart) und Bucky Bleichert (Josh Hartnett) werden mit dem Fall betraut. Blanchard verbeißt sich so tief in den Sensationsfall, dass er seine Beziehung zu Kay (Scarlett Johansson) gefährdet und Partner Bleichert hat nur noch Augen für die rätselhafte Madeleine Linscott (HIlary Swank). Nach einer wahren Begebenheit inszeniert Brian DePalma diesen Film Noir über Liebe, Hass und Intrigen, in dem Wahrheit und Fiktion ineinander verschmelzen.