Esta es la historia del legendario bandido de la época de la Gran Depresión, John Dillinger (Johnny Depp), el carismático atracador de bancos que se convirtió en el objetivo número uno del incipiente FBI de J. Edgar Hoover y de su mejor agente, Melvin Purvis (Christian Bale), y en un héroe popular para el sufrido pueblo.
Nadie era capaz de detener a Dillinger y a su banda. No había cárcel que se le resistiera. Gracias a su encanto personal y a sus osadas fugas era aplaudido por casi todo el mundo, desde su novia Billie (Marion Cotillard) hasta el hombre de a pie que no sentía simpatía alguna por los bancos que habían hundido el país en la Depresión.
Las aventuras de la banda de Dillinger, que posteriormente incluiría al psicópata Baby Face Nelson (Stephen Graham) y a Alvin Karpis (Giovanni Ribisi), entretenían a la mayoría, pero J. Edgar Hoover (Billy Crudup) tuvo la idea de servirse de la captura del bandido para empezar a transformar su «Bureau of Investigation» (Oficina de investigación) en lo que sería el FBI.
Convirtió a Dillinger en el «enemigo público número 1 de América» y lanzó a Purvis, el apuesto «Clark Gable del FBI», tras él.Pero Dillinger y su banda siempre pudieron con los hombres de Purvis en alocadas persecuciones y tiroteos. Para apresar a Dillinger y a sus hombres, Purvis acabó contratando a un equipo de ex policías de la costa oeste (a los que llamaron agentes) y recurriendo a traiciones épicas, una de ellas protagonizada por la notoria «Dama de rojo» y otra por Frank Nitti, el jefe mafioso de Chicago.
