Basada en los cómics de Frank Miller, el film narra historias que ocurren en la violenta y corrupta ciudad de Sin City, con policías corruptos, atractivas damas y vigilantes desesperados. Algunos están buscando venganza, algunos redención, y otros, ambas cosas. Un universo de héroes inverosímiles que intentan hacer lo correcto.
Sin City es una ciudad que vive entre la luz y la oscuridad, y la historia central sigue los pasos de Marv, un superviviente que busca vengar la muerte de su único amor. También aparece en escena Dwight, un investigador privado que intenta dejar sus problemas atrás.
Después de que un policía es asesinado, Dwight no parará ante nada para proteger a sus amigos. Finalmente, también surge la historia de Hartigan, el último policía honesto de Sin City que va tras la pista de una joven en manos del sádico hijo de un senador... con resultados inesperados.