太陽も朽ち果て、闇に抱かれた街シン・シティ。場末のストリップバー“ケイディ”のダンサー、ナンシー(ジェシカ・アルバ)は、男たちの荒んだ心を照らす女神のような存在だが、彼女自身もまた闇を抱えた女であった。愛するハーティガン刑事(ブルース・ウィリス)を死に追いやった街の支配者ロアーク上院議員(パワーズ・ブース)への復讐を誓い、その機を狙っていたのである。心優しき野獣マーヴ(ミッキー・ローク)は、そんなナンシーを見守り続けていた。ロアークは非道な手で果てしない欲望を叶え、街は加速度的に腐敗。さらに、全ての男を翻弄する稀代の悪女エヴァ(エヴァ・グリーン)の台頭によって、虫ケラのようにアウトサイダーたちは踏みつぶされていった。そんなある日、隆盛を誇るロアークの前に、若く傲慢なギャンブラー、ジョニー(ジョセフ・ゴードン=レヴィット)が現れる。彼はポーカーで大勝ちするが、仕返しに黄金の指を叩き潰される。一方、エヴァは、かつて恋人だった私立探偵のドワイト(ジョシュ・ブローリン)を大富豪の夫殺しに利用しようとしていた。だがやがて遂にならず者たちの怒りが頂点に達する。一匹狼として生き抜いてきた彼らが、燃えたぎる憎しみで共鳴した時、激烈な復讐劇が始まるのだった……。