I filmatiseringen af James Ellroys "The Black Dahlia" bringer Brian DePalma den autentiske begivenhed ind i et fiktiv filmnoir-univers spundet op på besættelse, korruption og moralsk fordærv. To betjente, Lee Blanchard (Aaron Eckhart) og Bucky Bleichert (Josh Hartnett) bliver pålagt opklaringsarbejdet af det makabre mord på den melankolske og gådefulde skuespilleraspirant, Short (Mia Kirshner). Men mens Blanchards intense beskæftigelse med opklaringen truer hans forhold med Kay (Scarlett Johansson), indleder Bleichert et forhold med den gådefulde Madeleine Linscott (Hilary Swank), datteren af en af byens mest prominente familier, som havde en ukendt forbindelse til mordofferet.