《洛城机密》改编自詹姆斯·艾罗瑞（James Ellroy）的小说，故事发生在20世纪50年代的洛杉矶。当时警界腐败横行，犯罪势力盘踞，城市笼罩在黑暗与混乱之中。
杰克·文森（凯文·斯派西饰）是警界颇具知名度的人物，经常出现在电视节目中。他与《嘘嘘报》的八卦记者暗中合作，通过炮制、曝光明星的桃色新闻获取额外收入。艾德·艾斯力（盖·皮尔斯饰）继承父亲的职业进入警局，野心十足且办事严谨，却因出卖同事而获得升职，也因此遭到同僚排斥。巴德·怀特（罗素·克劳饰）为人刚正不阿，但性格冲动，常常在不知不觉中被他人利用。
一场被认定为抢劫引发的餐厅命案，将三名性格迥异的警察牵扯到了一起。艾德·艾斯力迅速锁定三名黑人嫌疑人，案件很快以死刑判决告结，他也因此得到上级嘉奖。然而，随着调查深入，艾德逐渐意识到事情并非表面那么简单，于是说服杰克·文森与自己继续追查。与此同时，始终对案件抱有疑问的巴德·怀特，也从自己掌握的线索中发现，餐厅命案背后隐藏着更复杂的真相。
三人由此一步步陷入一张由色情、毒品、谋杀、背叛、贪污与阴谋交织而成的黑幕之中，令人震惊的内幕也随之逐渐浮出水面。
