«Чёрная орхидея» - это роман Джеймса Эллроя о страсти, любви, продажности, алчности и порочности, основанный на реальной истории жестокого убийства голливудской старлетки, потрясшего Соединённые Штаты в 1947-м году и до сих пор остающегося нераскрытым.

Двое полицейских, Ли Бланчард (Аарон Экхарт) и Баки Блайкерт (Джош Хартнетт), должны расследовать убийство Бетти-Энн Шорт (Миа Киршнер) по прозвищу «Чёрная Орхидея», амбициозной звезды фильмов серии «Б» - злодеяние столь ужасное, что фотографии тела были скрыты от широкой публики.

Бланчард постепенно становится одержим сенсационным убийством, что ставит под угрозу его отношения с Кей (Скарлетт Йоханссон). В это же время его напарник Блайкерт влюбляется в загадочную женщину по имени Мадлен Линскотт (двукратная обладательница «Оскара» Хилари Суонк), дочь одного из главных богачей города.