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1947年，22歲的姑娘伊莉莎肖·特白(米婭-科什納飾)來到繁華的都市洛杉磯。和許多年輕女孩壹樣，她最大的夢想是成為壹名電影演員。但她的容貌還沒有美麗到第壹眼就引起別人的註意。她有長長的頭發，喜歡去酒吧和夜總會，相信愛和浪漫的事情，把大量的時間花在化妝上。不久，她便成了壹個初出茅廬的小明星。但是在她死後，其身世仍是壹個巨大的疑團。她曾說她的丈夫在二戰中捐軀，但其實這只是她為自己虛構的身世壹部分，她的名字也像是個秘密，由於她的黑頭發和黑色的衣服，而被世人稱作“黑色大麗花”。

　　1947年某壹日，壹位行人在靠近好萊塢的壹個空地上發現了“黑色大麗花”的屍體。她的裸體被人殘忍地砍成兩段，並有嚴重毆打和性虐待的痕跡。關於她死狀的細節，有著數種令人不寒而栗的傳聞。奇怪的是，當這起謀殺案在新聞中被披露之後，許多人去警察局自首，承認是他們殺了“黑色大麗花”。

　　警探布奇(喬什哈奈特飾)和李(阿倫艾克哈特飾)奉命追查這起兇殺案，隨著案件的展開，李和未婚妻凱(斯嘉麗-約翰遜飾)受到了不明人士的恐嚇，而布奇在調查中則被壹個洛杉磯大家族的女兒瑪德琳(希拉裏斯旺克飾)所吸引，並驚奇的發現，瑪德琳很可能與此案有關，於是布奇和李順藤摸瓜，逐步發現了警局更大的陰謀內幕。