Elizabeth Short (Mia Kirshner) era uma jovem bonita, que estava determinada em ser famosa e era conhecida como a "Dália Negra". Após seu corpo ser encontrado, torturado e retalhado, em um terreno baldio de Los Angeles, tem início uma busca pelo assassino. Os detetives e ex-boxeadores Lee Blanchard (Aaron Eckhart) e Bucky Bleichert (Josh Hartnett) são encarregados da investigação do caso, mas a obsessão que os dois desenvolvem por ela acaba por arruinar suas vidas.
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