미국 내 범죄가 최고조에 달했던 1930년대 경제 공황기. 불황의 원인으로 지탄받는 은행 돈만 털어 국민들에겐 영웅으로 추앙 받는 갱스터 존 딜린저(조니 뎁)는 범죄와의 전쟁을 선포한 FBI가 쫓는 공공의 적 1호. 하지만 FBI의 자신만만한 선포에도 불구하고 존 딜린저는 오히려 더욱 대담하고 신출귀몰한 솜씨로 은행을 털며 FBI 수사력을 비웃는다. 이에 FBI는 공격적인 수사력으로 100% 검거율을 자랑하는 일급 수사관 멜빈 퍼비스(크리스찬 베일)를 영입해 존 딜린저를 향한 대대적인 검거를 시작하는데...