《黑色大丽花》改编自真实悬案，故事发生在1940年代洛杉矶。布奇（乔什·哈奈特 饰）与李（艾伦·艾克哈特 饰）曾是拳击手，分别绰号“冰先生”和“火先生”。李在警局执行组，布奇成为其搭档。两人受命调查女演员伊丽莎白·肖特被残忍杀害的“黑色大丽花”案。

随着调查深入，案件牵扯出好莱坞权贵、警界腐败与地下色情网络。布奇与李各自被欲望与秘密裹挟，李的未婚妻凯（斯嘉丽·约翰逊 饰）也卷入情感漩涡。线索指向富家女玛德琳，但真相层层反转，证人接连死亡，证据被刻意销毁。

布奇在追凶过程中逐渐发现，李可能隐瞒关键信息，而自己也因与玛德琳的纠葛陷入危险。最终，案件以意外方式收场，但正义并未真正伸张。影片以黑色电影风格呈现，探讨暴力、背叛与人性阴影，结局留下无尽唏嘘。