Dos detectives ex boxeadores - Lee Blanchard y Bucky Bleichert -son los encargados de investigar la muerte de la ambiciosa Betty Ann Short, actriz de películas de serie B conocida como "La Dalia Negra", en un ataque tan espeluznante que se prohibió la publicación de las imágenes del asesinato. Mientras la creciente preocupación de Blanchard por la investigación pone en peligro su relación con Kay, su compañero Bleichert se siente atraído por la enigmática Madeleine Linscott, perteneciente a una de las familias más destacadas de la ciudad que por casualidad tiene un vínculo sospechoso con la víctima.

Paul Armstrong, un profesor de derecho en Harvard, recibe una noche la visita de una mujer negra que ha viajado desde Florida para que le ayude a salvar a su nieto Ferguson, condenado injustamente a la silla eléctrica por la violación y el asesinato de una niña blanca. Aunque en un principio Armstrong se resiste a aceptar el caso porque actualmente ya no ejerce de abogado, decide trasladarse temporalmente a Florida para investigar y ayudar a Ferguson. En su búsqueda de la verdad, Armstrong descubre que el chico se vió obligado a confesarse culpable frente a un violento policía local.