Филмът е базиран на истинско неразгадано убийство. През 40-те години на XX век младата и красива Елизабет Шорт отива в Холивуд, възнамерявайки да стане известна актриса. Обаче, не нейната кариера на актриса, а нейното брутално убийство през 1947 год. й донася слава и тя става известна като "Черната далия"

Разказ за любов, корупция, поквара и алчност, оплетен около истинската история за бруталното убийство на млада холивудска актриса, което шокира Америка през 1947 г. и остава неразрешено и до днес. Две ченгета-бивши боксьори - Лий Бланчард /Аарон Екхарт/ и Бъки Блийчърт /Джош Хартнет/, са извикани да разследват убийството на амбициозната звезда Бети Ан Шорт, позната също като "Черната Далия" – нападение толкова жестоко, че снимките не се разкриват на обществото.
Докато Лий бива все по-погълнат от сензационното убийство, което заплашва връзката му с Кей (Скарлет Йохансон), партньорът му Бъки открива, че е привлечен от енигматичната Мадлин Линскот (двукратната носителка на „Оскар" Хилари Суонк), дъщеря на едно от най-видните семейства в града, която случайно се оказва, че има съмнителна връзка с жертвата на убийството.