La dalia negra teje una historia de obsesión, amor, corrupción, avaricia y depravación alrededor de la verdadera historia del brutal asesinato de una actriz novata que conmocionó y fascinó a Estados Unidos en 1947 y que aún permanece sin resolver.
Dos detectives ex boxeadores, Lee Blanchard (Aaron Eckhart) y Bucky Bleichert (Josh Hartnett), son los encargados de investigar la muerte de la ambiciosa Betty Ann Short (Mia Kirshner), actriz de películas de serie B conocida como "La Dalia Negra", en un ataque tan espeluznante que se prohibió la publicación de las imágenes del asesinato.
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