이 영화는 캘리포니아 역사상 가장 악명 높은 살인 미스터리에서 영감을 받았습니다.
1947년, 22세 소녀 엘리자베스 쇼(미아 커쉬너 분)가 번화한 도시 로스앤젤레스에 왔다. 많은 어린 소녀들처럼 그녀의 가장 큰 꿈은 영화배우가 되는 것입니다. 그러나 그녀의 외모는 첫눈에 다른 사람들의 관심을 끌 만큼 아름답지는 않습니다. 그녀는 머리가 길고, 바와 나이트클럽에 가는 것을 좋아하고, 사랑과 로맨스를 믿으며, 메이크업에 많은 시간을 보냅니다. 어느새, 그녀는 싹트는 스타가 되었습니다. 그러나 그녀가 죽은 후에도 그녀의 삶의 경험은 거대한 미스터리로 남아있었습니다. 그녀는 한때 남편이 제2차 세계대전에서 사망했다고 말했지만 사실 이는 그녀의 인생 이야기의 일부일 뿐이었고 그녀의 이름도 비밀이었습니다. 그녀의 검은 머리와 검은 옷 때문에 그녀는 "검은 달리아"라고 불렸습니다. 세계.
1947년 어느 날, 한 보행자가 할리우드 근처 공터에서 '블랙 달리아'의 시체를 발견했습니다. 그녀의 벗은 몸은 잔인하게 두 조각으로 잘려졌고 심한 구타와 성적 학대의 흔적을 보여주었습니다. 그녀의 죽음에 대한 자세한 내용을 둘러싼 몇 가지 소름 끼치는 소문이 있습니다. 이상하게도 살인 사건이 뉴스에 알려진 후 많은 사람들이 경찰서에 자수하여 블랙 달리아를 죽였다고 인정했습니다.
부치 형사(조시 하트넷)와 리(아론 에크하트) 형사는 살인 사건을 추적하라는 명령을 받았고, 사건이 전개되면서 리와 그의 약혼자 케이(스칼렛 스칼렛) 존슨)은 정체를 알 수 없는 인물로부터 위협을 받았다. 그리고 수사 과정에서 부치는 로스앤젤레스 대가의 딸인 매들린(힐러리 스웽크)에게 매력을 느꼈고, 매들린이 아마도 사건과 관련이 있다는 사실에 놀랐고, 부치와 리는 단서를 따라가며 차츰차츰 경찰서의 더 큰 음모의 내부 이야기를 발견했습니다.