Nel 1946, gli ex pugili Dwight "Bucky" Bleichert e Lee Blanchard sono poliziotti a Los Angeles. Lee ha un buon rapporto con il suo capo e usa un incontro di boxe tra loro per promuovere il dipartimento e ottenere un aumento per la forza di polizia. Ci riescono e vengono promossi a detective dell'omicidio, lavorando insieme. Bucky diventa un caro amico di Lee e della sua fidanzata Kay Lake, formando un triangolo amoroso. Quando il cadavere dell'aspirante attrice Elizabeth Short viene trovato mutilato, Lee diventa ossessionato dal risolvere il caso chiamato dalla stampa "Black Dahlia". Nel frattempo, le indagini di Bucky lo portano a Madeleine Linscott, la figlia di un potente e ricco costruttore che somiglia alla Black Dahlia. In un ambiente di corruzione e menzogne, Bucky rivela verità nascoste.