Nach ihrem Erfolg als "Miss Undercover" auf Geheiß ihres Bosses zum Aushängeschild der Bundesbehörde avanciert, soll Gracie Hart als PR-Agentin deren ramponiertes Image wieder aufmöbeln. Als in Las Vegas deren beiden besten Freunde, "Miss America" und Conferencier Stan, entführt werden, reist sie in die Wüstenmetropole, um die Medien bei der Stange zu halten - und selbst ein klein wenig zu ermitteln. Was sich als äußerst schwierig erweist. Sind ihr doch der örtliche Bureau-Chef und die neue Partnerin Sam Fuller wenig gewogen.

Basin City, genannt Sin City, ist ein düsteres Metropolis, in dem nichts und niemand wirklich sicher ist, in dem die Gewalt allgegenwärtig ist und die Schicksale sich kreuzen. Drei Geschichten aus den dunklen Winkeln der Stadt werden hier erzählt: da ist der muskulöse Schläger Marv, der sich auf einen beispiellosen Rachefeldzug begibt, als die einzige von ihm geliebte Frau Goldie nach einer gemeinsamen Nacht von einem Killer getötet wird. Dwight, der aus Gefühlsgründen für die nicht ganz so wehrlosen Prostituierten und Tänzerinnen eintritt, als ein brutaler Cop sie bedroht und damit selbst in immer gewalttätigere Schwierigkeiten gerät und schließlich und endlich die Story des ehrlichen Cops Hartigan, der allmählich seines Jobs müde geworden ist, aber noch einmal zur Tat schreiten muss...