Numa cidade dominada pela criminalidade e corrupção, o policial John Hartigan (Bruce Willis) parece ser uma das raras pessoas honestas que habitam o local. Em seus últimos dias servindo à corporação, ele tenta tirar a pequena Nancy, de apenas 11 anos de idade, das mãos de Roark Jr. Ele é um pedófilo mau-caráter, filho de outro homem bem parecido, o senador Roark, um dos homens mais poderosos de lá. Num lugar em que todos parecem estar contra tudo, Hartigan termina nas mãos de bandidos devido à ação de seu inescrupuloso parceiro de trabalho Bob.

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Depois de ser torturado e submetido a tudo nas mãos dos bandidos, Hartigan está de volta depois de alguns anos. Agora, Nancy (Jessica Alba) é uma mulher adulta que trabalha como dançarina num bar. Este local é freqüentado por Marv (Mickey Rourke), um musculoso lutador de cor amarelada que namora a prostituta Goldie. Tudo muda quando a garota é morta pelo assassino silencioso Kevin (Elijah Wood), fazendo com que o namorado saia em busca de vingança.

Este submundo ainda tem a presença de Shellie, outra dançarina que sofre ameaças da gangue de Jack (Benicio Del Toro), que não gosta nada de seu namorado Dwight (Clive Owen). A desavença faz com que ela seja violentada pelos inimigos, que ainda tem de negociar com um tênue equilíbrio entre poder e marginalidade. Começa mais uma jornada para conseguir vingança em Sin City - A Cidade do Pecado.

Personagens imorais, cenários escuros e imagens em branco-e-perto dão o tom da adaptação para o cinema da novela gráfica criada por Frank Miller. Violência, prostituição, armas de fogo, entre outros elementos, caracterizam o submundo criado com câmeras digitais para atingir a estética imaginada pelos criadores do longa. Sin City tem direção de Robert Rodriguez e ainda teve uma seqüência dirigida por Quentin Tarantino como convidado. Já estão previstas duas continuações para o filme.