1932年のオクラホマ・シティ。ボニー・パーカー（ドロシー・プロバイン）は夫が刑務所に送られ、自分は酒場で働いていた。彼女は豊満な肉体の持ち主で、いいよる男が多かった。ある日、軽機関銃を持ったガイ・ダロウ（ジャック・ホーガン）が店にきた。2人は意気投合し、自動車を使って強盗を働いた。何人かの警官が殺された。警察ではトム・スティールを主任とする捜査隊を編成した。追手を逃れた一味に、ガイの兄チャックと情婦が加わった。が、間もなくトムによってチャックと情婦は射殺された。人手不足に悩むボニーは服役中の夫デュークの脱獄を計画した。計画は見事に成功、3人はテキサスの銀行恋襲撃にも成功した。一味の首領株になったボニーはデュークの夫としての要求をはねつけた。そんな彼女にもふと知り合った建築家ポールに淡い恋心を抱いた。3人は現金輸送車を襲撃した。計画は失敗しデュークは射殺され2人は命からがら逃走した。ボニーはルイジアナ州に向かった。そこの銀行襲撃の計画がトムに密告された。2人はそれを知らずに警戒網の中に入ってしまった。警官隊は2人の車に銃弾の雨を降らせた。車は転倒し、“トミー・ガン・ガール”と悪名をとったボニーは短い生涯を終えた。