Sin City é uma cidade que atrai pessoas, é o lar de policiais infiéis, mulheres atraentes e vigilantes desesperados, alguns buscando vingança e outros buscando redenção. Um deles é Marv (Mickey Rourke), um lutador de rua durão que sempre liderou seu After Bringing Back the Beautiful Goldie (Jaime King), parece morto na cama, o que faz com que Marv decida viajar pela cidade em uma jornada pessoal em busca de vingança. Para ele está Dwight (Clive Owen), um detetive particular que tenta a todo custo deixar seus problemas para trás. Depois do assassinato de um policial, Dwight avança para proteger seus amigos, as damas da noite. Há também John Hartigan (Bruce Willis), o último policial honesto da cidade, que, a apenas uma hora de se aposentar, está envolvido na tentativa de salvar uma menina de 11 anos do filho de um senador.
