在高谭市，一伙戴小丑面具的抢匪打劫一家由黑帮经营的银行，而幕后黑手“小丑”同时隐藏身份混在其中，随著每人在抢钱过程中都因贪念而自相残杀，最后只剩小丑直接卷款扬长而去。抢案的发生使蝙蝠侠与警督詹姆斯·高登以及新上任的明星检察官哈维·丹特达成同盟，靠追踪金钱往来而肃清城市所有的犯罪组织。身为蝙蝠侠的布鲁斯·韦恩逐渐被丹特的强大正义感及责任感所打动，于是决定募款支持他的职位，认为丹特是未来能够代替他守护城市的“光明骑士”。布鲁斯这么做同时为了跟青梅竹马兼检察官瑞秋·道斯重燃旧情，协助丹特以便正式隐退，即使瑞秋当时正在跟丹特交往。
萨尔·马洛尼（英语：Sal Maroni）、车臣、甘博等所有黑帮老大齐聚一堂商量如何保住剩下的钱，他们的华人黑帮会计刘先生表示所有财产已被转移至安全地方，他也逃离至香港而远离丹特的管辖范围。但小丑突然现身于会议中，表示不受法律拘束的蝙蝠侠会慢慢揪出他们所有人，因此提议让他去除掉蝙蝠侠来换取他们一半财产。甘博不甘心被小丑抢钱而对他放出悬赏，却反遭小丑设计而遭到杀害，连手下的黑帮都被小丑掌控。布鲁斯冒险来到香港以“速战速决”的方式将刘抓回高谭，让丹特说服他出庭指认所有黑帮老大。黑帮因此陷入绝境，一致决定雇用小丑除掉蝙蝠侠。当丹特逮捕所有黑帮老大、即将起诉之际，小丑突然向全市发出警告，胁迫蝙蝠侠必须公开身份自首，否则每天会随机肆意杀人；而警察局长吉利恩·洛布（英语：Gillian B. Loeb）以及审理黑帮诉讼的女法官苏芮罗成为首晚牺牲者。
小丑假扮仪仗队混入洛布局长悼念仪式上，企图行刺市长安东尼·贾史亚，高登纵身为市长挡枪而看似牺牲。引咎自责的蝙蝠侠本想自首，但丹特却在记者会上故意承认自己是蝙蝠侠而被捕，以身犯险引出小丑。当小丑袭击移送丹特囚车队伍时，蝙蝠侠开蝙蝠车挡下小丑的火箭炮攻击，将严重受损的车分体成摩托车（英语：Batcycle）后用绳索掀翻小丑的货车。诈死（英语：Faked death）且藏于车队中的高登现身抓获小丑，因为英勇表现而被市长提拔为新任局长。然而，丹特和瑞秋分别被两名黑警伍尔兹和拉米雷兹接送回家后再无音讯，深感不安的高登让蝙蝠侠审问小丑，最后逼小丑说出丹特和瑞秋分别被囚禁在两个装设炸弹的地点。蝙蝠侠赶到瑞秋的囚禁地点却发现里面的人是丹特，发现中计后仅能紧急将他救出去。两边的炸弹同时爆炸，去迟一步的高登目睹瑞秋葬身火海，另一边获救的丹特也因左半脸沾上油而严重烧伤。
小丑靠人肉炸弹炸毁警局逃之夭夭，将刘也一并带走。布鲁斯因没救到瑞秋而陷入自责，阿福从瑞秋死前为布鲁斯留下的信中得知她决定嫁给丹特，为了不让布鲁斯承受双重打击，他最后私自把信烧毁。失去挚爱加上毁容导致丹特痛不欲生，拒绝皮肤移植且从此以骇人的“双面形象”示人。韦恩企业的并购会计师科尔曼·瑞斯调查公司旧档案时发现布鲁斯是蝙蝠侠，在敲诈福克斯未成功后决定对媒体公开其身份。当时找到黑帮藏钱地点的小丑，将所有金钱连同刘一同烧成灰，还杀死车臣掌控其帮派。小丑藉直播公开威胁若瑞斯一小时内没死则会炸毁一座医院，高登动员所有警察疏散市内所有医院，同时尽全力保护瑞斯的安全。小丑趁乱溜进丹特所在的高谭总医院，说服他以私刑的方式来为瑞秋讨回公道。再次达成目的的小丑炸毁医院，并劫走一辆载有五十人的疏散校车。
丹特就此沦为“双面人”，一路追寻所有导致瑞秋丧生的人，以抛硬币审判形式相继杀死伍尔兹和马洛尼，唯独饶过拉米雷兹。小丑持续威慑造成全市恐慌和逃窜，还胁迫市民若想出城就不能走桥梁或隧道，警察因此受误导而征用两艘事先被小丑安置过炸弹的渡轮进行疏散；一艘载著高谭市民，另一艘载著一群由丹特控告的囚犯。小丑声言午夜正点时会炸毁两艘船，但两方均持有用来引爆对方船只的引爆器，而任谁先炸死对方即可活命。蝙蝠侠透过福克斯不情愿地协助，使用电信网络入侵式的声纳监视系统找到小丑的藏身处，避免警队误杀被乔装成小丑党羽的人质后，到顶楼与小丑决一胜负。最后两艘船都因为良心未泯而拒绝下手，蝙蝠侠趁机制伏败北的小丑。但被警察逮捕前，小丑揭露自己诱使丹特堕落，扬言这足以让全市分崩离析，迫使蝙蝠侠立刻去补救局势。
丹特劫持高登的家人回到瑞秋的丧生地点，高登赶到后目睹儿子遭到挟持，承认是自己的失职害死瑞秋。即使蝙蝠侠同样赶来劝阻，但丹特仍决定一意孤行，开始以抛硬币裁决身边人的命运。别无选择的蝙蝠侠偷袭丹特，使他坠楼身亡并救下高登的儿子。为了不让小丑如愿，蝙蝠侠决定一人背负杀害丹特的罪名，说服高登尽其所能地隐瞒真相、守护丹特的英雄形象，再带领警察追捕他。福克斯销毁实属不道德的声纳监视系统，高登被迫将丹特誉为英雄缅怀，并亲手摧毁蝙蝠信号。一夜之间受全市追捕的蝙蝠侠就此销声匿迹，成为名副其实的“黑暗骑士”。