La película se inicia con Batman y Robin quienes estrenan nuevos trajes y nuevos vehículos: un nuevo Batmóvil y la Motocicleta Redbird. Luego son alertados por el Comisionado Gordon que deben detener a un nuevo criminal que está asolando Gotham. Se trata de Mr. Freeze quien se dedica a robar diamantes y que por ahora está en el museo de Gotham City, este congela a los guardias de seguridad hasta la llegada de la pareja de héroes. Mr Freeze hace frente a Batman y Robin y les envía a sus secuaces. Con dificultad Robin logra recuperar el diamante robado pero es de nuevo robado por Mr. Freeze y escapa en un cohete planeando congelar a la ciudad. Batman queda prisionero en el cohete hasta ser rescatado por Robin y ambos destruyen el cohete, con las puertas del cohete usadas como tablas de surf, Batman y Robin van tras el villano pero dentro de un edificio Mr Freeze congela a Robin en un impulsivo intento por capturarlo, Mr Freeze logra huir con el diamante y Batman descongela a Robin. Mientras en un laboratorio en Sudamerica perteneciente a Wayne Enterprises la doctora Pamela Isley está llevando a cabo un experimento que sirve para que las plantas se defiendan como animales, pero sus intentos son frustrados por el profesor Jason Woodrue quien trabaja en un proyecto llamado "Gilgamesh", en donde experimenta con un individuo llamado Antonio Diego, a quien se le agrega el "Suero Super Soldado" en su cerebro, fortaleciendo su cuerpo y convirtiéndolo en Bane, pero la Dra Isley descubre su proyecto ilegal, y este la descubre. El Dr. Woodrue le propóne unírsele pero tras ser rechazada su oferta ataca a la joven transformándola en la letal Hiedra Venenosa quien da muerte al Dr Woodrue con sus labios venenosos. Ésta con la ayuda de Bane se traslada a Gotham para llevar a cabo su lucha a favor del reino vegetal. En la Batcueva, Bruce Wayne, Dick Grayson y Alfred descubren quien es Mr. Freeze; el Dr. Victor Fries, quien en su intento por curar a su esposa Nora Fries de una rara enfermedad llamada síndrome de McGreggor, cae en un tanque de agua helada de -40º, ahora roba dinero para conseguir la forma de curar a su esposa y la armadura que usaba este poseía diamantes que lo mantenían a una temperatura extremadamente fría, Bruce planea usar sus diamantes como carnada para atraparlo y le exige a Dick que entrene más y sentar cabeza pero el joven le reclama que debe haber mutua confianza para que hubiera trabajo en equipo. Al rato Alfred y Bruce caminan por la Mansión y Alfred está de acuerdo con Dick pero empieza a sentirse mal, lo cual disimula antes su amo. Bruce recuerda que Alfred lo crió tras la muerte de sus padres, por tanto era más que un sirviente para él.
Un día Bruce y su entonces novia Julie Madison inauguran en el observatorio de la Ciudad un enorme telescopio como donación de su empresa. En ese momento Hiedra Venenosa reasume su alter ego de la Dra. Isley y junto con Bane entran al observatorio donde ella le hace un pliego de peticiones a Bruce en favor de ayudar al medio ambiente, Bruce rechaza el pliego de peticiones pero aportara a conservación del planeta. Esa noche, Bruce Wayne presta sus diamantes para secretamente atraer a Freeze, haciendo una enorme subasta para que una de las varias hermosas mujeres se los pusiera y bailara con un multimillonario de los varios presentes. Batman, Robin y el Comisionado Gordon están al tanto de que Freeze viniese. En ese momento sale Hiedra venenosa poniéndose los diamantes en forma de collar y los pendientes haciendo una propuesta más grande. Tras tener a los presentes seducidos con feromonas varios de ellos quienes empiezan a subir las pujas, Batman ofrece 3 millones de dólares y saca su tarjeta mientras que Robin hacia una puja más grande (sabiendo que no tenía esa cantidad) y llega en ese momento Mr. Freeze quien roba los diamantes al resistirse a los encantos de Hiedra Venenosa. Batman y Robin lo persiguen hasta una enorme estatua donde Batman desconfiando que Robin saltase de una gran altura desactiva su Redbird y Batman con su vehículo hace un salto mortal donde lo captura. Hiedra consigue un escondite en un antiguo salon de baños turcos expulsando a una pandilla con Bane y decorando el lugar con plantas mutantes.
A pesar del triunfo, llega a la mansión Wayne, Barbara Wilson, sobrina de Alfred. Alfred se pone contento al verla y la presenta ante sus amos, al llegar al enorme garage de la mansión Barbara ve una motocicleta de carreras perteneciente a Dick. Mientras en el Manicomio de Arkham, Mr. Freeze es llevado a una celda donde el solo ambiente le empieza a hacer daño. Por otro lado Alfred intenta buscar a su hermano Wilfred en caso de que el muriera y necesitara a alguien que tomase su lugar como sirviente de Wayne, Barbara con disimulo aparenta ir a dormir para escaparse y robar la moto de carreras de Dick. En el Manicomio de Arkham, Freeze recibe la visita de Hiedra Venenosa y Bane quienes lo ayudan a escapar. Bruce cenaba con Julie y esta le pide matrimonio pero Bruce teniendo el recuerdo de otras relaciones (Vicky Vale, Selina Kyle y Chase Meridian) no está muy dispuesto a aceptar pero al tener el recuerdo de Hiedra casi rompe su relación con Julie.
Batman y Robin son alertados de la fuga y se dirigen al escondite de Freeze; una fabrica de helados en donde Gordon les muestra que Hiedra es una criminal llegada de Sudamerica, los dos heroes se dirigen a una cámara secreta donde Nora Fries esta congelada aun con el Síndrome de McGreggor esperando la cura definitiva. Freeze intenta contener a los policías mientras que Hiedra junto con Bane intentan matar a Batman y a Robin, este estando seducido por la villana casi cae en sus encantos donde es salvado por Batman. Robin lleno de ira se rebela contra su compañero y en una pelea Robin cae en una enorme olla llena de pistachos. Hiedra desconecta la máquina donde esta congelada Nora y culpa a Batman de ello a Freeze dándola por muerta, lleno de ira promete congelar a la ciudad e Hiedra compartiría su propósito convirtiendo al mundo en solo vegetación.
Alfred por otro lado cayó enfermo por la primera fase del Síndrome de McGreggor, Bruce promete buscar la cura viendo a Alfred como el padre que lo crió durante muchísimos años. Dick ve una noche que Barbara llega tarde a la Mansión con su motocicleta y otra noche la persigue al ver que salia. Barbara competía en las carreras ilegales de motos donde ella había ganado en varias ocasiones, pero en esta carrera un competidor le hizo trampa hasta que Barbara estando a punto de caer en un abismo es salvada por Dick. Al volver a la Mansión, Barbara cuenta que apostaba y ganaba dinero en las carreras para sacar a Alfred de su vida de servicio a Wayne, pero vanamente Dick intenta disuadir de su decisión a Barbara.
Bruce está decidido a buscar por cualquier medio la cura a la primera fase del síndrome de McGreggor que posee Alfred y sabe que Mr. Freeze posee la cura. Una noche descubre que la Dra Isley es la misma Hiedra Venenosa quien usando sus feromonas sedujo a Gordon que le dio las llaves de la Batseñal. La Batseñal es arrancada por Bane y llevada al escondite de Hiedra donde la modifica volviéndola la señal Robin.
Robin al ver su señal decide ir pero Bruce intenta detenerlo sabiendo que es una trampa y convence a Robin de seguir siendo un equipo usando las palabras que Dick le había dicho sobre confianza mutua, Bruce sabe que su frase la apuntaba a una familia y no a un equipo. Robin asiste a su cita con Hiedra donde le pide decirle sus planes antes de besarlo. Hiedra le dice que Freeze planea usar el enorme telescopio del observatorio para convertirlo en un enorme congelador. Robin besa a Hiedra pero no muere por tener plástico en sus labios, esta tira a Robin a un pozo de agua con sus plantas mutantes hasta que llega Batman pero que también cae entre plantas y enredaderas.
Alfred no teniendo mucho tiempo de vida le da un disco a Barbara para que se lo diera a su tio Wilfred. La joven abre la caja y ve el disco donde consigue descubrir el secreto de Bruce Wayne y convertirse en Batgirl para ayudar a Batman y a Robin en su lucha contra el crimen.
Batgirl rescata a sus dos compañeros y derrota a Hiedra. Los tres siendo un equipo se dirigen al observatorio donde Freeze pone en marcha sus planes congelando a dos operadores del telescopio y congelando toda la ciudad. Batman, Robin y Batgirl hacen frente a los secuaces de Freeze hasta llegar al telescopio. Teniendo solo 11 minutos para descongelar la ciudad antes de la media noche, Robin y Batgirl descongelan los espejos del telescopio y Batman tras descongelar a los operarios intenta atraer los rayos del sol al telescopio para poder descongelar la ciudad. Mr. Freeze interrumpe a los tres heroes pero Batman prácticamente lo detiene. El villano activa explosivos instalados por Bane y el telescopio cae. Batman logra salvar a los dos operarios mientras que Robin y Batgirl derrotan a Bane y suben para descongelar la ciudad. Aun con el telescopio caído los tres logran atraer los rayos del sol a la ciudad hasta descongelarla completamente. Batman se acerca a un derrotado Freeze, quien le intenta reclamar el asesinato de su mujer, pero Batman le muestra un video donde Hiedra, peleano con Batgirl, se delata diciendo que había desconectado a Nora. Tras ello Batman confirma a un enfurecido Freeze que su mujer sigue viva, ya que la había vuelto a conectar. Batman lo hace redimir como el Dr. Victor Fries y le pide la cura para la primera fase de síndrome. Fries le da dos tubos con la cura incorporados a su armadura y decide rendirse para ir a Arkham. Batman promete hacer llevar a su mujer congelada para que el continuase sus estudios. Al llegar a Arkham Freeze visita a una derrotada Hiedra y promete hacerle de su vida un infierno.
Bruce le suministra la cura a Alfred y al día siguiente el Mayordomo recupera su salud, prometiendo ampliar la Batcueva, mientras que Bruce, Dick y Barbara se unen como equipo. Al final se ve la Batseñal como en pero con Batman, Robin y Batgirl corriendo a hacer frente al crimen y a las fuerzas del mal.
El film empieza cuando Batman usando un nuevo traje y Batmóvil se dirige al banco de Gotham City para enfrentar una crisis de rehenes a causa de dos caras, antes de entrar al banco llega a Gotham una psicóloga que trabajará con el departamento policial para estudiar la psique doble de Harvey Dent. Ella es la Doctora Chase Meridian. Dos caras le tiende una trampa a Batman; amordaza al vigilante del Banco en la bóveda para que Batman entrase y quedara encerrado, Dos Caras dice "con carnada viva se atrapa a un murcielago".
Batman cae en la trampa luego de enfrentarse a matones al servicio del villano, Dos Caras desde un helicóptero roba la bóveda con Batman y el vigilante adentro y ahí mismo derrama ácido adentro para matarlos a ambos. Batman con dificultad logra abrir la bóveda y poner al guardia a salvo, pero el héroe queda colgando del helicóptero en un vano intento de detener a Dos Caras, quien logra escapar.
Al día siguiente Bruce wayne rechaza un experimento a Edward Nygma, un científico que trabaja en Empresas Wayne; su invento era un extraño aparato capaz de controlar las ondas cerebrales a voluntad al capturar las ondas de TV. Bruce lo rechaza debido a que su invento puede ser muy arriesgado. Al rato Bruce viendo la Bati-señal, se dirige a la Batcueva para ver la situación. Luego se da cuenta que la Dra. Meridian ha puesto la señal para atraerlo y confesarle su interés profesional y amoroso. Batman intenta resistirse a los encantos de la doctora pero no puede negar que siente lo mismo por ella.
Más tarde Nygma, se había quedado trabajando hasta tarde, decidido a mostrarle a Bruce que su invento no era arriesgado y es descubierto por su supervisor Fred Stickley y Nygma lo usa como su "conejillo de indias" para probar su invento, Nygma usó su invento para robar la inteligencia a Stickley, después de la prueba Stickley amenaza con denunciar a Nygma a las autoridades y lo despide, Nygma lo arroja desde una ventana alta al río matándolo y se dirige a las cámaras de seguridad para no dejar rastro de lo sucedido.
En la mañana siguiente, Bruce ve la historia de Dos Caras; tras la fuga de éste del manicomio Arkham, donde permanecía encerrado. Dos Caras fue Harvey Dent, fiscal del distrito de Gotham que en un juicio contra el mafioso Salvatore Maroni, éste derramó ácido sobre la cara de Dent, desfigurándole la mitad de su rostro. Esto llevo a Dent a volverse loco y a partir de entonces emprendió una carrera criminal basada en la dualidad. Bruce y Alfred reciben una llamada del comisario Gordon que les dice sobre un accidente en las Empresas Wayne. Bruce se dirige al lugar donde escucha la noticia de que Fred Stickley se había suicidado, Nygma fingía llorar su muerte mientras que Bruce y Gordon ven en las cámaras de seguridad, en lugar de ver el experimento realizado por Nygma y cuando este mata a Stckley, ven a un Stickley desesperado que se quita la vida arrojándose de la ventana. Uno de los asistentes del Comisionado le entrega a ambos una carta escrita por Stickley (en verdad escrita por Nygma usando su letra) donde decía "adiós mundo cruel".
Bruce no está muy convencido de que Stickley se haya suicidado y junto a su secretaria Maggie descubren una adivinanza dejada secretamante por Nygma en su despacho. Esa noche Nygma se dirige a su hogar para preparar la siguiente adivinanza, su habitación está llena de fotos de Bruce Wayne y muñecos con ropa verde y signos de interrogación. Ya preparado el acertijo, Nygma lo deja en las puertas de la mansión Wayne.
A la mañana siguiente Bruce se dirige a la Jefatura de Policía, donde el Comisonado Gordon le había aconsejado con la Dra Chase Meridian, antes de entrar Bruce oye que Chase está dando golpes, creyendo que ella estaba en problemas derriba su puerta para ver que a lo que le estaba dando golpes era un saco de boxeo. Bruce se disculpa y se conoce con la hermosa doctora, ella al ver los acertijos diagnostica que el remitente es un loco de remate; una persona obsesionada por Bruce a tal punto de querer matarlo para matar su fijación. Bruce ve una muñeca guardiana de sueños malaya, Chase nota tristeza en Bruce, quien disimula y la invita al circo de caridad de Gotham.
Bruce y Chase asisten al circo de Gotham, Chase le cuenta a Bruce que se enamoró de Batman y ven a una familia de acróbatas conocidos como los Graysons voladores, luego el hijo menor Dick hace un salto mortal sin la red de seguridad. Luego el presentador del circo es secuestrado por Dos Caras y este hace su presentación poniendo una bomba de tiempo con dos minutos para que alguno de los presentes revelara su identidad de Batman, Bruce le grita que es el pero la gente que gritaba de pánico hizo que el villano no lo escuchara. Bruce empieza a golpear a los secuaces de Dos Caras mientras que los Grayson intentan sacar la bomba, Dos Caras da muerte a la familia de acróbatas y escapa dejando sólo a un hijo; Dick quien salvó la vida de la gente del circo al sacar la bomba y tirarla al río.
En la mañana siguiente Bruce adopta al joven Grayson pero este no quiere quedarse mucho tiempo, este decidido a vengar a sus padres matando a Dos Caras, Bruce vanamente lo intenta disuadir de su decisión. Bruce lo convence de quedarse y este al ver las fotos de sus padres empieza a sentir su recuerdo y lo compara con lo sucedido a los padres de Dick diciendo "está pasando de nuevo, un monstruo sale de la noche, un grito y dos disparos, yo los maté", Alfred sorprendido de las palabras de Bruce intenta calmarlo, en ese momento sale la Batseñal, Bruce decide ir a la acción mientras que Alfred cuidaría a Dick. Mientras Batman hace frente a Dos Caras, Dick se instala en la habitación dada por Bruce, Alfred ve el dibujo de un petirrojo en el casco de motociclista de Dick, el le cuenta que hacia un tiempo la cuerda de su hermano se rompió de una gran altura y Dick logró salvarlo y que había volado como un petirrojo (su padre como premio por su hazaña le dio un petirrojo al que llamó Robin). Alfred lo alienta diciendo que alas heridas se curarían y que Robin volvería a volar.
Por otra parte, y como venganza, Edward adopta el apodo de Enigma para acabar con Bruce Wayne, localiza a Dos Caras y ambos forman alianza. Dos Caras antes quiere matarlo por entrar a su escondite sin permiso pero Enigma le propone robar dinero para producir mas cajas (su invento rechazado por Bruce) a cambio de revelar la identidad de Batman. Ambos villanos roban casinos, joyerías, etc y Batman nunca estuvo para detenerlos. Cuando Bruce veía las noticias matutinas de ambos villanos, Alfred le trae otro acertijo, Bruce intenta averiguar que conectaba a los tres acertijos enviados sin éxito. Dick intenta abrir una puerta cerrada, Alfred le dice que es el cuarto de la platería pero aprovechando un descuido de Alfred descubre la entrada a la Batcueva. Por otra parte Edward anuncia la creación de Nygmatech promocionando su invento diciendo que el espectador sentiría la emoción de la TV en 3 dimensiones, ahora con el edificio de NygmaTech como guarida, Enigma y Dos Caras se alimentaban de la inteligencia de los ciudadanos.
Mientras Chase y Bruce tienen una cita, Chase le regala una guardiana de sueños a Bruce, este la acepta pero Bruce al ver fotos de Batman en su escritorio finge sentir celos, Chase le dice que la persona que era Batman hacia su lucha como penitencia por algún mal que cometió, justo cuando se besaban, Alfred llama a Bruce diciendo que Dick se había "ido de viaje" y se había llevado "el auto". Dick había robado el Batmóvil y se había ido a las calles más peligrosas de Gotham para rescatar a una joven asaltada por una pandilla, hasta que llega Batman y se lleva a Dick a la Batcueva. Dick aún insiste en vengarse de Dos Caras pero Bruce le advierte que si se venga su dolor no se ira, buscara a otro y a otro y un día se dará cuenta que su vida se ha convertido en venganza. Dick le dice a Bruce que un maníaco no mató a su familia, pero Bruce le dice que si y que ellos dos son iguales, pero de nada sirve que Bruce intente disuadir a Dick.
Una noche Bruce es invitado a una fiesta ofrecida por Edward en el Ritz de Gotham, Bruce asiste con Chase y Dick. Edward promociona una nueva caja con fantasías interactivas, Bruce desconfiando del invento de Edward dice que si es capaz de crear esas fantasías que impediría que robara imágenes del cerebro humano, mientras Edward invita a bailar a Chase, Bruce intenta apagar el invento y luego probarlo, Sugar, la novia del lado bueno de Dos Caras y acompañante de Edward enciende de nuevo la caja y Bruce entra en un trance hasta que Dos Caras y su novia mala Spice llegan provocando un caos. Bruce secretamente baja al primer piso donde Alfred le tiene preparado su Batitraje. Batman llega y controla la situación y Chase lo invita al balcón de su departamento, mientras que Dick también baja al auto donde Alfred le da su traje. Batman obliga a huir a Dos Caras al subterráneo en construcción de la ciudad donde el villano intenta matar al héroe pero este es salvado por Dick. Más tarde Bruce furioso reprocha a Dick su disparatada actitud y Dick le ofrece ser su compañero en la lucha contra el crimen. Bruce le reprocha también a Alfred el hecho de alentar al joven y decide ir al departamento de Chase. Ella cubierta con solo una sábana le confiesa que está enamorada de Bruce, Batman finge estar un poco triste pero al dar la espalda sonríe.
Por otra parte Dos Caras siente frustración al darse cuenta que falló en matar a Batman pero Enigma muestra lo que Bruce Wayne tiene en su cerebro: murciélagos su principal temor. Así descubren que es Batman.
Es destacable la crisis de identidad que el personaje principal sufre en este film; Wayne se plantea dejar de ser Batman al darse cuenta de que su ejemplo puede perjudicar al joven Dick Grayson y porque al salvar a cualquier ciudadano no hubo nada a cambio. Frustrado Dick huye de la mansión. Chase llega a la mansión para cumplir su cita con Bruce en un Halloween que seria horrible más tarde. Mientras Alfred daba dulces a los niños, Bruce le cuenta a Chase que el día del funeral de sus padres el salió corriendo por la lluvia con el diario de su padre, luego cae en una pequeña cueva y justo en ese momento un murciélago vuela hacia él, de ahí en adelante Bruce usaría su figura para inspirar miedo en los que cometieran el mal, diciéndole así a Chase que él es Batman. Fingiendo ser niños disfrazados, Dos Caras y Enigma encierran a Alfred en un armario y entran a la fuerza a la mansión Wayne, Chase y Bruce intentan vencer a los secuaces de Dos Caras, quien le había prometido a su compañero no matar a nadie por el momento, mientras que Enigma entra a la Batcueva y la destruye completamente junto con los Batitrajes, el Batmóvil, las computadoras, etc. Dos Caras le dispara a Bruce pero la bala le roza su frente dejándolo inconsciente mientras secuestraban a Chase y Enigma le dejaba otro acertijo, planeando humillar primero a Bruce antes de matarlo.
Al día siguiente Bruce despierta y Alfred le da las malas noticias de lo sucedido anoche, por otra parte Enigma teniendo secuestrada a Chase la usaría como su carnada para atraer a Batman, justo cuando Gordon ponía la Batseñal, Enigma dibujaba un signo de interrogación encima de la señal hasta dejarla verde. Bruce descifra el último acertijo e intenta saber la conexión con los tres anteriores. Los acertijos conectaban de la siguiente manera:
·Acertijo 1: Si en los números de mi cara buscas el 13: Nada. Respuesta: un reloj.
·Acertijo 2: si raspas mi cabeza, negro es lo que antes rojo era. Respuesta: un cerilla.
·Acertijo 3: Nosotros 8 vamos siempre adelante para proteger al rey de todo atacante. Respuesta: peones de ajedrez
·Acertijo 4: Somos 5 cosas de las que se usan mas, en canchas de tenis y fútbol nos encontrarás. Respuesta: vocales
Como cada acertijo tenía un número se dedujo que eran letras del alfabeto; 13 es M, 1 y 8= 18 que es la R y 5 que era la E, dando como resultado Mr.E. también traducido Mystery o Enigma. Al instante Bruce se da cuenta que el Enigma no es otro que el mismo Edward Nygma y que este había asesinado a Stickley y con fraude de computadora había simulado un suicido.
Bruce y Alfred se dirigen a una cámara de pruebas de la Batcueva donde Bruce usaría un mejorado traje de sonar de Batman y un nuevo Bati-arsenal; nuevos y mejorados Batarangs, ganchos de amarre y un nuevo Batboat y un nuevo Batwing. Decidiendo cual vehículo usar, llega Dick usando un traje diseñado por Alfred, Dick se convierte en Robin el joven maravilla que acompañará a Batman en la lucha contra el crimen, Robin no promete matar a Dos Caras pero Batman lo dejaría diciendo que un hombre debe seguir su destino, una frase enseñada por el fallecido papá Grayson a su hijo y de este a Batman, quien acepta a Robin no solo como amigo sino como compañero.
Robin usa el Batboat y Batman el Batwing para dirigirse al edificio Nygmatech. Cuando Gordon perdía la esperanza de que viniera Batman justo pasa este en su vehículo devolviendo la esperanza. Dos Caras y Enigma al percatarse de la llegada de ambos héroes, simulan jugar guerra de barcos para hundir a Robin, Dos Caras da al blanco destruyendo el Batboat pero Robin logra salir a tiempo y el Batwing es derribado por Enigma, justo cuando Robin intentaba ser secuestrado por secuaces de los villanos, Batman transforma el Batwing en el Batsubmarino, rescata a su compañero, captura a los secuaces y logran llegar a la isla donde esta la guarida de los villanos. Batman accidentalmente entra debajo del edificio donde hay una fosa con púas mortales, mientras que Robin intentaba vengarse de Dos Caras, este estando a punto de caer de una gran altura es salvado por el joven maravilla prefiriendo llevarlo a la justicia pero en su ingenuidad y nobleza es secuestrado. Batman con dificultad logra subir al edificio donde Riddler lo puso a elegir a quien iba a rescatar; a su amor Chase o a su compañero y amigo Robin. Batman sabiendo que no lograría salvar a ninguno le hace un acertijo a Enigma; "yo no necesito ojos, en mi la oscuridad es mi aliada". Enigma responde que es un murciélago y Batman arroja un sonar batarang a su absorvedor de mentes destruyendo así el edificio. Enigma usando su bastón hace que Chase y Robin caigan a la fosa y en un momento de suspenso Batman logra salvarlos a ambos. Con ambos sanos y salvos llega Dos Caras decidido a matarlos a los tres, Batman lo convence de arrojar su moneda a la suerte antes de matarlos, al lanzar la moneda nuestro héroe arroja hacia el varias monedas parecidas, Dos Caras en su desesperación cae a la fosa hasta morir donde justo en su mano muerta cae una de las monedas. Batman se acerca después a un derrotado Enigma y le dice que es ambos Bruce Wayne y el héroe, no porque sea obligación sino porque ha escogido servir. Cuando Batman lo toma prisionero, Enigma asustado ve la misma sombra del murciélago que Bruce había visto años tras.
Al final, en el Manicomio de Arkham, el Dr Burton le informa a la Dra Meridian que Nygma conocía la identidad secreta de Batman, cuando ella le pide a Nygma que se lo diga, el se autoproclama como Batman aun en su obsesión por Bruce Wayne. Después de que la psicóloga sale del manicomio y le dice a Bruce que su identidad está a salvo, Bruce le agradece el haberlo ayudado a enfrentar sus miedos, el haberle dado un hermoso sueño y ambos expresan su amor, él se redime y se ve como al salir la Batseñal aparecen las sombras de Batman y Robin corriendo para hacer frente a las fuerzas del mal.
El filme se inicia cuando en una navidad la familia Cobblepot tiene un bebé deforme, los padres horrorizados llevan al bebé al parque y lo arrojan con su coche al río, el coche viaja por las cloacas de Gotham City hasta llegar a una sección del zoológico abandonado de la ciudad donde lo recibe un grupo de pingüinos.
33 años después Ciudad Gótica se prepara para celebrar la navidad y el encargado es el prestigioso pero inescrupuloso empresario Max Shreck quien además tiene una torpe y tímida secretaria Selina Kyle que se mete en una negociación con varios socios y olvida el discurso de Shreck para la iluminación del árbol de navidad. Cuando Shreck improvisaba su discurso llega la banda del circo triangulo rojo, una banda criminal caracterizada porque sus miembros eran del circo del mismo nombre pero que se dedicaban a la delincuencia y varios eran payasos, acróbatas, etc. El Alcalde Hill pone la Batseñal, mientras Bruce Wayne desde su nueva mansión ve la Batseñal, entra a la acción y neutraliza a los bandidos, Shreck es secuestrado por el Pingüino, líder de la banda criminal, quien le pide su amistad y ayudarle a descubrir sus orígenes, Shreck duda pero el pingüino lo amenaza con desvelar sus inescrupulosas acciones (desechos tóxicos de sus fabricas, la muerte de un socio y su nombre en las propiedades caídas de la ciudad) si no le ayudaba, el empresario acepta pero bajo la idea secreta de controlar la ciudad con el Pingüino. Mientras Selina busca los archivos de Bruce Wayne, quien tenía negocios con Shreck, descubre que este quería construir una planta de energía nuclear que en lugar de emitir energía la absorbía. Shreck viendo lo que hacia Selina la amenaza con la frase "que le hizo la curiosidad al gato" y la tira desde la ventana del piso alto donde se encontraban y esta muere, pero en ese momento varios gatos empiezan a lamerla y sorpresivamente revive. Selina llega a su casa y ya cansada de la presión de su madre, su jefe, etc, enloquece y destruye varias cosas de su hogar y después coge una chaqueta de vinilo, la modifica hasta convertirla en un disfraz de gato, llamándose así Catwoman. A la mañana siguiente el alcalde da un discurso en el que aplazara la iluminación del árbol, justo llega un bandido del circo triangulo rojo y secuestra al bebe del alcalde, pero llega el pingüino y lleva el bebe con su padre haciéndose lucir como un héroe, el pingüino es entrevistado diciendo que solo quería buscar a su familia y saber porque lo habían desechado. Bruce y Alfred lo ven en TV y deciden investigarlo ya que no están muy confiados de su actitud inocente. Ayudado por Shreck, el Pingüino llega al archivo de la ciudad buscando sus raíces ante la prensa queriendo saber quien era en realidad, el pingüino anota varios nombres en un papel, mientras Batman investiga sobre el circo triangulo rojo viendo que se caracterizo por tener fenómenos entre ellos el pingüino y que más tarde el circo se disolvería ya que varios de los miembros se habían dedicado al crimen. Batman desde su Batmóvil vigila al pingüino teniendo un mal presentimiento, más tarde el Pingüino visita la tumba de sus padres en el cementerio de la ciudad, proclama que su nombre es Oswald Cobblepot y que perdonaba a sus padres.
Al día siguiente Shreck tiene una sorpresa para Oswald, tras guiarlo con un salmón crudo, Oswald ve que Shreck para hacer que la gente lo amara mas lo nombre candidato a la Alcaldía de Ciudad Gótica, a pesar de que faltaba un año para las elecciones, Shreck planea provocar un caos para luego adelantar las elecciones, Oswald en un principio no está de acuerdo pero acepta la idea porque si el era Alcalde; la banda del círculo Triangulo Rojo haría de las suyas impunemente. Esa noche la banda del círculo empieza a causar estragos pero Batman en ese momento llega a detenerlos, durante la pelea, Batman usa uno de sus batarangs para atacar a cuatro villanos pero un perro French Poodle agarra el arma y huye con su dueña, también secuaz del Pingüino. Batman logra ir a un callejón donde se encuentra con el pingüino, ahora con mejor imagen para su campaña electoral, mientras que Catwoman adentro de un almacén propiedad de Shreck empieza a hacer destrozos y destruye el almacén a la vez que se encuentra con su colega villano y el héroe enmascarado. El pingüino huye mientras que Batman logra llegar donde Catwoman empieza a pelear con ella. Batman arroja Napalm a su brazo y hace que ella caiga en un camión de arena para gatos.
A la mañana siguiente el pingüino hace su propaganda política hipócritamente abogando que Batman guarde el orden publico y desafía al alcalde encender otra vez el árbol en la plaza principal, Bruce quien veía el anuncio con Alfred no se mostró muy confiado. Al rato de su discurso, el pingüino sube a su cuarto donde ve que Catwoman. lo visita. Ella le propone aliarse para destruir a Batman, el pingüino planea controlar su auto y luego destruirlo y gatubela acepta pero se resiste a los intentos de filtreo del pingüino, hasta que gatubela intenta comerse vivo a un pequeño pájaro del pingüino mientras que este intenta matar a su gata con una de sus sombrillas. Mientras Shreck y Bruce discuten sobre la planta nuclear, Bruce le reprocha que su socio se alíe con un criminal mientras que Shreck le reprocha el hecho de su gran vida desde que nació y que no permitiría calumnias, justo llega Selina Kyle y lleva a Bruce a la salida. Shreck sorprendido de que haya sobrevivido le dice a su hijo Chip que la matara definitivamente si lo intentaba chantajear. Más tarde Selina acepta una cita con Bruce en su mansión para ver la iluminación del árbol.
La noche de la iluminación es presenciada por todos los ciudadanos, mientras la Princesa de hielo es decir, la hermosa modelo encargada de iluminar el árbol es secuestrada por el pingüino y este deja el batarang robado en su camerino para inculpar a Batman. Tras enterarse del secuestro Bruce le huye a Selina para intentar salvar a la princesa y Selina también huye para convertirse en Catwoman y evitar la interferencia de Batman en los planes de ella y el pingüino. Batman llega y rescata a la princesa pero está de nuevo es secuestrada pero por Catwoman y llevada al borde de un edificio, Batman intenta rescatarla pero el pingüino usa un paraguas que adentro tenía murciélagos que atacan a la princesa, esta cae hasta morir pero no sin caer en el interruptor del árbol y encenderlo donde también varios murciélagos ocultos en el árbol atacan a la ciudad. Batman es culpado de la muerte de la modelo y el Comisionado Gordon, dudoso de la culpabilidad de Batman, intenta capturarlo pero los policías que lo acompañan le disparan intentando matarlo. Mientras Batman huye de los policías y de Catwoman, los secuaces del pingüino desarman el Batmóvil y le instalan la bomba que le tenían preparada, una vez terminan dejan el vehículo en el estado que lo encontraron. El pingüino le propone a Catwoman ser su amante pero esta lo rechaza y el pingüino usa su sombrilla mitad hélice para mandarla a volar pero ella luego cae en un invernadero lleno de rosas. Cuando Batman sube al vehículo, el pingüino maneja remotamente el Batmovil causando caos y destrozos en las calles, el pingüino menciona que solo quiere manipular a los ciudadanos de Gotham City para salirse con la suya, Batman con dificultad logra destruir el dispositivo remoto y logra huir de la policía convirtiendo su Batmovil en modo misil para salir por una calle muy angosta. A la mañana siguiente con la frustración de no haber eliminado a Batman, el pingüino da un discurso electoral donde lo critica a él y al alcalde, Selina presencia el discurso mientras que Bruce viendo el discurso desde la mansión decide destruir su carrera política. El y Alfred interceptan la señal y Bruce pone un CD con las palabras que el pingüino uso contra los ciudadanos la noche anterior cuando controlaba el Batmovil. Las palabras ofenden a los presentes que veían al pingüino como una opción de cambio y estos empiezan a lanzar al pingüino huevos, tomates y cebollas, el pingüino logra huir a las cloacas donde los pingüinos y sus secuaces lo reciben, ahora quitándose su nombre de pila Oswald Cobblepot ordena a sus secuaces secuestrar y matar a los primogénitos bebes de Ciudad Gótica y asesina a uno de sus payasos al negarse a participar en sus planes. Mientras Bruce repara el Batmovil, Alfred recibe una invitación de Shreck a un baile de mascaras, en un principio la rechaza pero Bruce decide ir intuyendo que Selina iría. Esa noche Bruce asiste y empieza a bailar con Selina, luego ve que ella planea matar a Shreck y a la vez descubre que esta es Catwoman y biseversa. En ese momento llega el pingüino diciendo que los hijos de los presentes serían secuestrados y asesinados y pide llevarse al "primogénito preferido" de Ciudad Gótica; Chip Shreck, pero Max aceptando que fue el quien lo subió alto y lo hizo caer bajo lo convence de llevarlo a él en lugar de Chip. Mientras los secuaces del pingüino secuestraban a los bebes primogénitos, Batman aparece y envía una carta diciendo "que los bebes no podrán ir". Colerico, el pingüino ordena a sus pingüinos con rockets en su espalda destruir toda Ciudad Gótica, Batman usando su Bat Skiboat para llegar a la guarida del pingüino. Este usando un radiocomunicador de alta frecuencia hace que los pingüinos se reúnan en la plaza principal para lanzar los rockets, Alfred intercepta la frecuencia y ordena a los pingüinos cambiar de dirección. Los secuaces del pingüino abandonan a su jefe mientras que Shreck intenta escapar de su jaula. El pingüino intenta huir usando su vehículo en forma de pat pero Batman usando su vehículo destruye al pato y se embarca en una pelea con el villano. Batman con un control remoto atrae a los pingüinos con los rockets, el pingüino coge el control creyendo poder controlarlos pero al apretar el botón principal, los pingüinos disparan los rockets a su guarida y a él. Batman luego ve que Shreck logra escapar pero es agarrado por Catwoman que está decidida a matarlo, Batman llega para evitar que lo maten pero que lo enviara a la cárcel por sus turbulentas acciones. El héroe intenta convencer a Catwoman de irse a vivir juntos y se desvela ante Shreck como Bruce Wayne y Catwoman se revela como Selina Kyle, Shreck la despide y dispara a Bruce con un revolver que le pertenecía al payaso asesinado por el pingüino. Con seis vidas todavía, Selina intenta enfrentar a su jefe quien le quita cuatro vidas, con dos vidas prometió guardar una para la próxima navidad y su penúltima vida la sacrificó; usando un paralizador eléctrico robado a uno de los secuaces del pingüino en el principio de la película, besa a Shreck poniéndoselo en ambas bocas provocando un enorme corto circuito en los ventiladores. Bruce que sobrevivió al disparo se acerca a los ventiladores viendo que Catwoman desapareció y Shreck convertido en un cadáver esquelético, chamuscado y carbonizado por la explosión, en ese instante un pingüino moribundo intenta usar sus últimas fuerzas para matar a Batman, pero coge una sombrilla inofensiva y promete matarlo después de beber agua helada. El pingüino muere y sus pingüinos le hacen una honra fúnebre llevándolo a las aguas. A la noche siguiente Bruce iba camino a la mansión cuando ve la sombra de Catwoman, intenta acercarse al callejón pero solo ve un pequeño gato negro y se lo lleva. Bruce y Alfred se desean feliz navidad y Bruce se la desea a los hombres de buena voluntad y a las mujeres. El film finaliza cuando el coche de Bruce se aleja, sale la Batseñal y aparece Catwoman viéndola.
La película comienza en Gotham City, cuando una familia de turistas intenta fallidamente buscar un taxi hasta que son asaltados por dos criminales. El padre es dejado inconsciente por los maleantes que le roban la cartera. Mientras los bandidos se reparten el botin discuten sobre la existencia un misterioso "hombre-murciélago", Batman, que recorre la ciudad de noche luchando contra el crimen.
Uno de los maleantes tiene miedo pero el otro no, hasta que son atacados por Batman, quien los deja levemente heridos hasta la llegada de la policía a la cabeza del Teniente Max Eckardt, un policía corrupto al servicio de Carl Grissom, jefe del hampa de la ciudad. Eckardt evade e insulta al periodista Alexander Knox, quien trata de investigar sobre Batman pero el policia niega la existencia del mismo. Mientras, en ese momento Borg, el alcalde de Gotham nombra como nuevo fiscal de distrito a Harvey Dent, quien promete limpiar la ciudad de la corrupción y el crimen y detener a Grissom. En ese momento Jack Napier, mano derecha de Grissom, ve la noticia y promete hacer frente a Dent si llega a "tocar" a Grissom. Pero la mujer de Grissom, Alicia, que mantiene una aventura con él, le previene de Grissom.
Más tarde Napier se reúne con Eckardt y amenaza al policía diciendo que Grissom le dejará a él su imperio del crimen, pero Eckardt sólo obedece a Grissom. Al día siguiente a pesar de las burlas sobre la existencia de Batman, Knox conoce a la experta fotógrafa y periodista Vicki Vale, al igual que Knox deseosa de saber quién es Batman. Vale consigue dos invitaciones a una fiesta de caridad ofrecida por Bruce Wayne, y aprovechará para sacar información sobre Batman a las autoridades de la ciudad, también invitadas a la reunión.
Entre tanto, Grissom, viendo las operaciones que Dent está llevando a cabo contra la mafia, decide eliminar cualquier prueba que le relacione con la empresa de productos químicos Axis, y ordena a Napier quemar todos los archivos de las oficinas de la empresa. Napier lleva a cabo la operación sin saber que Grissom ha llamado a Eckardt para que lo detenga y lo mate, ya que ha descubierto su romance con Alicia. En la fiesta de Bruce Wayne, Knox intenta conseguir información y Vicki conoce a Bruce y se enamora de él. Knox intenta entrevistar a Dent y al alcalde, quienes lo evitan. El comisionado de policía James Gordon, recibe la noticia de que Eckardt se ha ido a Productos Químicos Axis para detener a Napier e inmediatamente se dirige al lugar para poder asi hundir a Grissom. El mayordomo de Wayne, Alfred Pennyworth, alerta disimuladamente a Wayne (quien está hablando con Vicky y Knox), y el multimillonario se dirige a la Batcueva, donde ve cómo el comisario Gordon es alertado de la situación.
Wayne se convierte en Batman y se dirige a la fábrica de para detener también a los maleantes. Tras darse cuenta de que la policía lo tiene rodeado, Napier empieza a derramar los productos químicos para detener a los policías y escapar. Gordon llega y ordena a sus hombres detener a Napier, mientras que Batman derrota a sus secuaces. Cuando Napier se propone a matar a Gordon es detenido por Batman hasta que Bob, el secuaz y amigo de Napier toma de rehén a Gordon para que el héroe suelte a Napier. Batman suelta a éste y Bob escapa con los demás sicarios, mientras que Napier intenta matar a Batman y asesina a Eckardt, Batman escapa y lo asusta, haciendo que Napier le dispare, pero Batman hace rebotar la bala y rompe un cristal, cuyos vidrios cortan la cara de Napier, atravesándole las mejillas. Retorciéndose de dolor, Napier cae de la pasarela en la que estaba y se agarra a una barandilla, justo sobre una gran olla de ácido. Batman intenta ayudarlo a subir pero la mano de Napier resbala y éste cae en la olla de ácido. Gordon ordena detener a Batman, pero éste logra escapar. Nadie se da cuenta de que Napier ha sobrevivido.
Al día siguiente Vicki es invitada a cenar por Bruce, esa noche cenan, oyen las anécdotas de Alfred cuando crió a Bruce y pasan la noche juntos. Mientras, Napier va a una clínica quirúrgica en un callejón donde intenta arreglar su rostro, pero los instrumentos del cirujano son inútiles y pobres y Napier acaba con los nervios de la cara seriamente dañados, que han deformado su boca en una eterna sonrisa. Además, el ácido le ha dejado la piel blanca, el pelo verde y los labios rojos, dándole la apariencia de un payaso. Napier, triste pero a la vez contento por su nuevo aspecto, sale de la clínica riéndose hasta llegar a la oficina de Grissom, al darse cuenta de que éste lo había traicionado tras saber de su romance con Alicia. Grissom intenta matarlo pero luego negociar con Napier, que haciéndose llamar Joker, asesina a Grissom y usurpa su imperio criminal, para adueñarse de Gotham y eliminar a Batman. A la mañana siguiente, Vicki le propone a Bruce otra cita, pero éste rechaza diciendo que tiene otros compromisos, excusa desmentida por Alfred. Mientras el alcalde y Harvey Dent preparan la fiesta del bicentenario de la ciudad, Napier termina asustando a Alicia con su nuevo aspecto y posteriormente (maquillado disimulando su rostro) se reúne con los socios del fallecido Grissom y asesina a Antoine Rotelli, uno de ellos al negarse a aceptarle como sucesor de Grissom. Sospechando de Bruce, Vicki lo sigue hasta una calle donde pone en el suelo dos rosas, mientras Joker asesina a Vinny, otro socio de Grissom ante la mirada de varios ciudadanos, entre los que se encontraban Bruce, Vicki y Knox y se presenta un tiroteo en el cual un disparo roza a Bruce en su abrigo. Bruce tras sospechar lo inusual del traspaso de las empresas de Grissom a un socio y reconociendo aun a Napier con su nuevo rostro sospecha que este sobrevivió y que ahora tomó las riendas del hampa. Esa misma noche, Joker, desde la fábrica Axis, pone a la venta varios productos.
En las noticias se alerta que varias mujeres han muerto por causas desconocidas y que al morir quedaban sonriendo, en el mismo telediario muere una presentadora, quedando con una ancha sonrisa, y Joker emite un anuncio de sus productos, que envenenan a la gente dejándola con una sonrisa eterna. Bruce, quien se encontraba viendo la TV pide ver el expediente de Napier (con talento en ciencias, química y arte) y tras ver el anuncio va con Alfred de compras para investigar a Joker, mientras que Vicki intenta investigar a Bruce y por qué puso las dos rosas en esa calle, seguidamente es invitada supuestamente por Bruce a cenar en el museo de Gotham, pero quien en verdad la invita es Joker, quien la había observado en las fotos tomads por Bob en el ayuntamiento y se ha propuesto conquistarla. Vicki asiste a la cita esperando a Bruce cuando uno de los camareros le entrega un paquete que contiene una mascarilla y una nota en la que dice que se la ponga. En ese momento, un gas se extiende por el museo y deja inconscientes a los visitantes. Seguidamente, Joker y sus hombres entran en el museo y estropean todas las obras de arte rociándolas con pintura, hasta llegar a la mesa de Vicki. Joker admira sólo las fotos de vícimas de guerra hechas por Vicki y muestra la cara de Alicia, dañada por sus cosméticos tóxicos. Vicki se asusta e intenta huir de Joker, echándole agua y desvelando su verdadero rostro blanco, pero en ese instante llega Batman y rescata a Vicki, llevándola en su Batmóvil y evadiendo a varios secuaces de Joker en un callejón sin salida, donde Batman vence a los secuaces, pero un momento en el cual se desmaya tras ser golpeado le intentan quitar la máscara y Vicki le hace una foto y guarda el rollo entre sus ropas. Batman la lleva a la Batcueva dándole información de que Joker ha envenenado varios productos de higiene y belleza, haciendo que quienes usen determinadas combinaciones de estos productos mueran de risa.
A la mañana siguiente, Vicki amanece en la cama de su apartamento con la información de Batman pero con el rollo desaparecido (el rollo que revelaba la identidad de Batman). Al llevar la información al diario, Gotham evita los productos de Joker. Por consejo de Alfred (debido a la constante preocupacion de Vicki), Bruce visita a Vicki para confesarle que es Batman, pero cuando va a decírselo llega Joker y le comenta que Alicia se suicidó, entonces ve que Vicki tenía de visita a Bruce, y éste le restriega en cara su anterior vida como Jack Napier. Joker le dispara diciéndole la frase "¿Alguna vez has bailado con el diablo a la luz de la luna?". Joker abandona el apartamento dejando a Vicky asustada, quien dirige su mirada otra vez a Bruce, que ha desaparecido dejando una bandeja que ha usado para detener la bala. Más tarde, el alcalde anuncia el aplazamiento del aniversario de la ciudad por culpa de Joker, y éste interfiere en el discurso televisado del alcalde, para decir que desafía a Batman y que a medianoche repartirá 20 millones de dólares en efectivo para los ciudadanos. Éstos, entusiasmados deciden presentarse en las calles, mientas Bruce se da cuenta de que Joker fue el mismo hombre quien junto con Joe Chill asesinó a sus padres cuando era niño (ya que el día del asesinato había pronunciado la frase que le dijo antes de dispararle en el apartamento de la periodista) y Vicki descubre que en la calle donde habían matado a los Wayne era la misma en la que Bruce había puesto las dos rosas. Al rato llega Vicky acompañada de Alfred a la Batcueva, Bruce la deja entrar en su mundo y le dice que esa misma noche hará frente al Joker.
Batman destruye la fábrica Axis esperando también matar a Joker, pero éste, desde su helicóptero, se burla de él. Joker empieza la fiesta de aniversario de Gotham organizando un desfile y echando billetes que la gente recoge como loca. Vicky y Knox documentan el acto mientras Batman, usando su nuevo Batwing, (Batavión) se dirige la ciudad. Joker, después de repartir los billetes, ve que Batman se acerca, y usa sus enormes globos cargados de gas letal "Sonriex" para matar a todos los presentes. Batman, con su vehículo, se lleva los globos y los envía fuera de la atmósfera. Joker, frustrado asesina a Bob y ordena a sus hombres espantar a la gente para enfrentarse a Batman. Éste, con su avión, le lanza misiles y balas al villano pero falla. Joker saca un revólver con un enorme cañón y le dispara haciendo que el vehículo se estrelle en las escaleras de la catedral. Vicki se acerca para ver si el héroe ha sobrvivido, pero Joker llega y la obliga a subir al campanario de la catedral, seguidos por Batman, quien sobrevivió a la colisión. Batman vence a los secuaces del Joker y se enfrenta al villano en el campanario, para vengar la muerte de sus padres. Entonces, los dos descubren que cada uno es responsable del origen del otro, ya que Joker creó a Batman al matar a sus padres y Batman creó a Joker al arrojar a Napier al ácido. Joker engaña a Vicki y a Batman haciéndoles quedar colgando de la azotea de la catedral, a punto de caer de una gran altura. Joker intenta escapar en un helicóptero, pero Batman sujeta su pie a una gárgola, haciendo que Joker caiga al vacío y muera. Batman y Vicki caen pero éste primero logra lanzar uno de sus dispositivos de amarre para evitar caer, Gordon se acerca al cadaver de Joker sacandole una bolsa con una caja que tenia una risa grotesca. Poco después, Gordon y Dent muestran a la prensa la Batseñal, y Dent lee una nota de Batman en la que dice que le avisen si el crimen surge de nuevo. Mientras, Alfred recoge a Vicki para una cita con Bruce, aunque le dice que se retrasará. La película acaba con una imagen de Batman en lo alto de un edificio contemplando con orgullo la Batseñal mientras ésta ilumina el cielo.
