Alors qu’il joue dans son jardin avec son amie Rachel Dawes, le jeune Bruce Wayne, fils d’un médecin philanthrope de Gotham, tombe dans un puits où il est attaqué par des chauves-souris, ce qui lui fait développer une phobie à l’égard de ces créatures. Quelque temps après, il se rend avec ses parents à un opéra. À la sortie, lui et ses parents tombent nez à nez avec Joe Chill un voyou qui les menace pour les voler. Dans un moment de panique, le bandit tue les parents et s’enfuit laissant le jeune Bruce seul et désemparé. Bruce est dès lors élevé par Alfred Pennyworth, le majordome de la famille. Quatorze ans plus tard, Joe Chill doit être libéré sur parole en échange de son témoignage au procès contre Carmine Falcone, le chef de la pègre locale. Bruce assiste au procès et a l’intention d’abattre Chill pour venger le meurtre de ses parents. Cependant, quand Bruce s’apprête à passer à l’acte, Chill est assassiné par une femme payée par Falcone.
Blâmé par Rachel, à qui il a révélé ses intentions de vengeance et intrigué par les propos de Falcone, selon lequel le vrai pouvoir réside dans la crainte que l’on inspire, Bruce s’exile en Asie afin d’essayer de comprendre le monde criminel qui lui a pris ses parents. Il rencontre alors Henri Ducard qui lui offre de rejoindre la Ligue des ombres, menée par Ra’s al Ghul, qui s’est fait un devoir de restaurer la justice par tous les moyens. À l’issue d’un entraînement qui lui a permis de se perfectionner dans les arts martiaux, le camouflage et surtout la domination de ses propres peurs, Bruce doit pour marquer la fin de son initiation, mettre à mort un simple voleur devenu le meurtrier de son voisin. Refusant cette vision bornée et cruelle de la justice qui ferait de lui un vulgaire exécuteur, Bruce met le feu au temple de la Ligue en tentant de sauver le condamné qu’on lui a présenté. Dans l’incendie, Ra’s est tué mais Bruce parvient à sauver son mentor Henri Ducard qu’il laisse inconscient aux soins d’un villageois local.
De retour à Gotham, Bruce s’impose comme un playboy et prend part aux activités de l’entreprise familiale Wayne, dirigée depuis la mort de ses parents par William Earle, un homme sans scrupules. Il fait la connaissance du chef de la division scientifique Lucius Fox qui lui présente un ensemble de prototypes militaires constitués d’une combinaison protectrice et d’un véhicule blindé de reconnaissance, le Tumbler. Après être retourné dans la grotte où est née sa phobie, Bruce y installe sa base où il garde ses nouveaux gadgets et où il met au point sa tenue, prenant l’identité secrète de Batman, l’homme chauve-souris, afin qu’ainsi vêtu ses adversaires partagent la peur que lui ont inspirée ces créatures. Sous cette couverture, il intercepte une cargaison de drogue et remet à Rachel Dawes, devenue l’assistante du procureur, des preuves incriminant Falcone. Ce dernier, jusque-là intouchable, est alors arrêté sous la supervision du sergent de police James Gordon dont l’honnêteté est devenue une vertu rare à Gotham.
Incarcérés à la prison de Gotham, Falcone et ses hommes de main sont placés sous le contrôle du docteur Jonathan Crane, psychiatre corrompu qui les manipulait jusque-là. À l’aide de la drogue hallucinogène qu’eux-mêmes importaient, Crane, coiffé d’un masque en toile de jute, les plonge dans un état psychotique où il apparaît sous les traits de l’horrifiant Épouvantail, les rendant ainsi incapables de témoigner. Alors que Batman enquête sur le docteur Crane qui est devenu suspect, celui-ci lui fait inhaler du gaz anxiogène avant d’en profiter pour l’asperger d’essence et l’immoler. Désorienté, Batman parvient néanmoins à s’enfuir pour être finalement secouru par Alfred et se voir remettre un antidote par Lucius Fox. Ce faisant, Rachel poursuit ses investigations concernant le rapport du docteur Crane au sujet de la folie soudaine de Falcone à l’asile d’Arkham. Elle ne tarde pas à découvrir Crane occupé à faire répandre la drogue psychotique dans le réseau d’eau courante de la ville mais, avant qu’elle ne puisse s’échapper, elle est rattrapée par celui-ci qui lui fait inhaler une dose concentrée de gaz. Batman arrive à son secours et neutralise Crane et ses hommes. Ces derniers ont déjà appelé la police qui est venue en renfort à Arkham. L’état de Rachel empire ; Batman l’emporte dans la Batmobile afin de la sauver. C’est alors que débute une course-poursuite dans la ville. Après avoir semé la police, il arrive dans son repaire la Batcave, administre à Rachel l’antidote et lui remet deux doses supplémentaires, l’une pour Gordon et l’autre pour la production de masse afin de pallier une éventuelle intoxication massive de la ville.
De retour chez lui, Bruce s’apprête à fêter son anniversaire lors d’une soirée de gala mais y retrouve avec surprise Henri Ducard, qui se trouve être en réalité Ra’s al Ghul. Celui-ci lui expose alors son intention de détruire Gotham qui, à ses yeux, est une ville désormais corrompue et irrécupérable, il avait déjà tenté de la mettre à genoux bien avant sa rencontre avec Bruce en lançant une stratégie de sape économique, limitée tant bien que mal par la philanthropie de Thomas Wayne, le père de celui-ci. En possession d’un dispositif à micro-ondes capable de vaporiser l’eau à distance qu’il a volé à Wayne Entreprises, il projette ainsi de répandre dans l’air la substance jusque-là mélangée aux eaux de la ville et seulement efficace par inhalation, en vue de créer un phénomène de panique et de violence de masse. Après avoir feint l’ivresse et tenu des propos injurieux pour faire quitter les lieux aux invités afin de les protéger de la confrontation à venir, Bruce est finalement assommé et abandonné dans son manoir en proie aux flammes d’un incendie provoqué par Ra’s. Bruce est sauvé de justesse par Alfred mais Ra’s met son plan à exécution et la panique s’installe dans une partie de la ville alors que de nombreux détenus de l’asile d’Arkham sont libérés.
Sur le point d’être prise à partie par une foule sous l’effet de la substance de Ra’s, Rachel est secourue par Batman qui lui révèle alors à sa demande sa véritable identité. Peu de temps après, Ra’s embarque sur un wagon de monorail de la ville avec le dispositif à micro-ondes avec pour destination la tour Wayne, centre névralgique des réserves d’eau de la ville, assurant une catastrophe si jamais il y parvient. Ra’s rattrapé par Batman, le combat s’engage, Ra’s est finalement battu mais, alors que Batman le tient à sa merci, il est trop tard pour stopper le monorail. Cependant, Gordon, à qui Batman avait confié la Batmobile, réussit à devancer le monorail et parvient à utiliser le système d’armement du véhicule pour faire effondrer le rail juste avant le passage du métro, ce qui amène le monorail à s’écraser après que Batman eut réussi de justesse à s’échapper, condamnant Ra’s al Ghul à une mort inévitable.
Finalement, Bruce reprend ses droits sur Wayne Enterprises à la tête de laquelle il place Lucius Fox après avoir licencié Earle. Il se lance alors dans la reconstruction de son manoir avec, sur les conseils d’Alfred, des fondations réaménagées pour mieux accueillir ses équipements secrets. Alors qu’un soir Batman découvre sur le toit du commissariat le tout nouveau bat-signal, Gordon, nouvellement promu inspecteur, l’informe que de nombreux criminels échappés d’Arkham sont encore dans la nature. À cela s’ajoute un homme dangereux à lui seul : le Joker. Batman promet d’enquêter et, alors que Gordon lui dit Je ne vous ai jamais remercié, le Justicier lui répond Et vous n’aurez jamais à le faire puis il disparaît dans la nuit.