웨인 그룹 회장 부르스 웨인(발 킬머 분)은 밤이면 정의의 사나이 배트맨으로 변신한다. 인간의 뇌파를 마음대로 조정하는 기계를 발명한 니그마(짐 캐리 분)가 기계의 실용화 자금을 요구하나 웨인 회장으로부터 거절당한다. 그 일로 앙심을 품은 니그마는 회사 상사를 살해한 뒤 자살로 위장한다. 그러던 중 서커스 장에 나타나 배트맨이 누군지 밝히지 않으면 시한폭탄을 터트린다며 위협하는 하비(토미 리 존스 분)를 보고 하비를 찾아가 배트맨을 잡아줄테니 대신 자신이 발명한 기계를 실용화시킬 자금을 마련하기 위해 같이 도둑질을 해달라고 한다. 의기 투합한 두 정신병자는 배트맨을 끈질기게 괴롭힌다.

 한편 하비의 정신분석을 의뢰받은 체이스 머리디언 박사는 배트맨한테 관심이 많다. 어렸을 때 양친이 살해당하는 장면을 목격한 부르스 웨인은 성인이 된 지금도 그 기억의 단편들이 떠올라 고통을 받자 미모의 머리디언 박사(니콜 키드먼 분)를 찾아가 상담을 받는다. 두 남녀는 서로 호감을 느낀다. 머리디언 박사는 배트맨과 부르스 웨인 두 사람 사이에서 애정적 갈등을 느낀다. 어렵게 진실을 고백하기로 한 부르스 웨인이 머리디언 박사한테 고백을 하려는 순간, 하비와 에드웨드의 기습을 받고 웨인은 중상을 입고 배트맨의 기지 마저 완파된다.

 에드워드가 수차례에 걸쳐 부르스 웨인한테 보내온 수수께끼를 풀어 에드워드 니그마의 정체를 파악한 배트맨은 체이스를 구하고 정신 병잘 일망타진하러 간다. 이때 배트맨의 파트너 로빈(크리스 오도넬 분)이 등장해 같이 떠나는데, 로빈은 서커스에서 공중 곡예 도중, 시한 폭탄으로 위협하는 하비를 저지하던 부모형제가 모두 추락해 죽고 혼자만 살아남은 고아다. 그 일이 있은 뒤 웨인은 처지가 비슷한 로빈을 데려다 거두며 불타오르는 복수심을 잠재우려고 애쓴다. 결국 파트너로 받아줘 배트맨과 로빈은 어려운 고비를 여러 번 넘긴 뒤 체이스를 구출하고, 하비는 추락사하고 에드워드는 심신이 완전히 망가져 정신병원에 갇힌다.