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.

Un agente de policía es enviado a una remota colonia en Júpiter para investigar la sospechosa muerte de tres obreros en una mina. Su situación se vuelve peligrosa cuando descubre que han muerto a causa de una droga diseñada para aumentar la productividad y no quiere abandonar la investigación.