Clark Kent (Cary Grant) es un reportero simpaticón y chamullero del diario The Daily Planet. Su jefe, Perry White (Raymond Burr) le encarga que vaya a investigar al millonario Bruce Wayne (James Stewart) porque sospecha que hay algo escondido en su persona. Kent se muestra poco emocionado con la asignación, pero después acepta cuando Lois Lane (Kim Novak) quiere tener la exclusiva.
Kent llama a un informante por teléfono público, y se entera de que Wayne va a venir a la ciudad a una gala benéfica. Va las oficinas de Lexxon, la compañía petrolera que hace la gala, y logra que un recepcionista (Anthony Perkins), que le confía una entrada luego de darle un soborno.
En la fiesta, Kent se encuentra con Lex Luthor (Henry Fonda), uno de los accionistas principales de Lexxon, con el que tienen una amistosa rivalidad luego de que Kent revelo algunos trucos sucios de la petrolera. Mientras tanto, Lois también se ha colado en la fiesta, encuentra Wayne, y comienza a seducirlo. Wayne es un hombre misterioso y taciturno de Nueva Inglaterra, no acostumbrado al chispeante y sardónico dialogo newyorkino. Le explica a Lois que se ha comprado una casa en Long Island, y que debe acostrumbrarse a vivir en Manhattan. Kent trata de interrumpir, descubre la química entre Lois y Wayne, y se retira, aunque se muestra un tanto celoso.
Al dia siguiente, en el diario, Kent se entera de que dos ingenieros químicos han sido asesinados. Se presenta en el lugar del crimen, donde el comisionado Gordon (Anthony Quayle) le explica que probablemente sea un caso de espionaje internacional: los químicos estaban diseñando un arma para el gobierno, un tipo de bomba ultrasónica. Bajo una de las victimas, Kent logra atisbar una carta de póker, boca abajo. Al salir, Kent logra ver que Wayne estaba en un automóvil negro, espiando tambien la escena del crimen.
Esa noche, Kent se infiltra en la nueva casa de Wayne. Sigilosamente, rompe una puerta de acceso y baja al sotano, donde descrubre toda clase de equipamiento extraño. Le llama la atención una mascara negra, y un saco que aparenta ser a prueba de balas. Wayne baja al sotano y Kent se esconde. El mayordomo de Wayne, Alfred (Leo G. Carrol) le comenta que el caso de la bomba es intrincado. Wayne sospecha de que los asesinos no fueron espías comunistas, sino algo mas turbio: una asesinato por conveniencia, para silenciar los detalles del uso particular de la bomba. Le preocupa, dice, que los ingenieros hayan sido matados por Jack el Comodín, un afamado asesino del medio oeste. Kent decide que ha escuchado demasiado y se escabulle.
Kent conversa con el comisionado Gordon, y le pregunta sobre el comodín en el cadaver. Gordon le pide que no revele el hallazgo, que no se ha hecho publico: podría desatar una histeria. Jack el Comodin es muy conocido en el medio oeste y podría desencadenar una oleada de pánico.
En una reunión editorial, Kent trata el tema con White y resuelven seguir investigando la pista de Jack el Comodin, pero no hacerlo público, Por otro lado, Kent revela que Wayne es una especie de vigilante que opera paralelamente con la policía atrapando criminales. Lois tambien dice creer lo mismo, y muestra titulares de diarios de Chicago donde importantes mafiosos han sido detenidos gracias a la intervención de un vigilante enmascarado que llaman "El Murciélago". White que un individuo que opera al margen de la ley, aunque colabore con la policía es aun un criminal, y recomienda revelarlo con pruebas. Kent y Lois deciden cooperar para atraparlo.
Desde en un auto en las afueras de la casa de Wayne, Kent vigila al millonario. Una noche, lo ve salir con un automóvil negro deportivo, con la capota puesta. Kent lo sigue discretamente, pero el automóvil de Kent se ahoga y lo pierde. Wayne baja hasta el Harlem, donde sale del automóvil enmascarado, y atrapa un par de malechores. Los muele a palos, y estos le revelan que saben donde esta Jack el Comodín: se ha instalado en una casa abandonada en los barrios bajos.
Wayne penetra en la casa, solo para encontrar a un hombre común, un oficinista llamado George Kaplan, que dice trabajar como recepcionista en Lexxon, y que compró la casa para refaccionarla. Wayne lo suelta, pero Kent aparece y revela que Kaplan tiene un comodín en su billetera, y es secretamente Jack el Comodin. Kaplan saca dos revolverés ocultos y les dispara a ambos, entre risotadas. Wayne se derrumba, y Kaplan huyen. Kent intenta reanimarlo, solo para descubrir que tiene un chaleco antibalas. Decepcionado, Kent intenta perseguir a Jack, pero Wayne se despierta y le dice que le deje el asunto a él, que esta entrenado para esto. Kent acepta, diciendo que no lo dejara solo.
Wayne persigue a Kaplan por los tejados del Bronx, esquivando sus balas. Finalmente, lo lleva hasta un borde muy angosto, donde Wayne resbala y queda colgando de una mano. Kaplan sonríe, se jacta de que finalmente se deshará del murciélago. Wayne le pide como favor póstumo le revele cual es su contratista. Jack se niega a contestar, y dispara, pero el revolver ya no tiene balas. Intenta pisarle la mano a Wayne, pero este en realidad ya había logrado pisar el alfeizar de una ventana y solo fingía estar colgando de su mano. Tienen una refriega en la cornisa, que termina cuando Jack resbala y cae al vacío entre risotadas. Sin embargo, Kent lo atrapa al caer, evitando su muerte. Wayne se escabulle
Jack el Comodin es entregado al comisionado Gordon, que lo interroga. No revela ninguna información, y sale bajo fianza. Mientras, Kent y Lois comparten opiniones, y ella revela que Lexxon tuvo acceso a un prototipo de la bomba, y que podrían usarla para destruir refinerías adversarias y que pareciera un simple terremoto.
Lois se presenta en la oficina de Lex, y lo amenaza con revelar la información que tienen. Le bluffea que Jack ha confesado, y que había evidencia escrita de los ingenieros asesinados. Lex no se traga el bluff, y captura a Lois.
En los tejados, Kent, que observa la conversación con un telescopio, se encuentra con Wayne, disfrazado como el Murciélago. Tienen una disputa acerca de quién debería ir a rescatar a Lois: cada uno quiere que el otro lo haga. Finalmente, Kent cede y lo intenta. Con dificultad, se escabulle por los tejados hasta donde esta presa Lois, y abre la puerta con una ganzúa. Un par de guardias aparecen, y muelen a palos a Kent. Wayne aparece, y los despacha con un par de golpes de karate. Lois sale de la prisión, y escapan en el automóvil de Wayne.
En la mansión Wayne, todos tienen una cena. Wayne revela que mientras Kent estaba liberando a Lois, él se infiltró en las oficinas de Lex y le robó documentación secreta sobre la bomba. Lo mas preocupante es que el gobierno norteamericano aprobó el uso de la bomba. Los tres debaten si es ético publicar la información. Kent quiere hacerlo, y Wayne sugiere ser discretos. Finalmente, Kent se enfada y amenaza con revelar el secreto de Wayne, que es un vigilante enmascarado. Wayne acepta, pero dice que el también revelará el secreto de Kent. Recuerda varios incidentes donde Kent hizo cosas imposibles: abrir puertas de combinación con una ganzua, resistir un balazo de Jack el Comodin sin lesiones, llegar desde Long Island hasta Bronx sin automóvil en minutos, resistir los golpes de cuatro guardias sin un moretón. Su hipótesis es que es alguna especie de supersoldado del gobierno, o peor aun, de un gobierno enemigo infiltrado. Lois tambien ataca cabos y recuerda numerosos casos que Kent resolvió casos imposibles. Kent se quiebra y revela ser un alienígena, encontrado como niño por sus padres en Kansas, como un moises extraterrestre. Al descubrir sus dones, decidio dedicarse al periodismo y hacer justicia revelando la verdad. Critica el método de justicia por mano propia de el Murcielago, diciendo que con sus habilidades no puede darse el lujo de ejercer arbitrariamente la justicia, a riesgo de convertirse en un tirano. Wayne critica su postura como idealista: la verdad no es suficiente; el mundo a veces no puede tolerar ciertas verdades. Los tres terminan la discusión, agotados, y se despiden.
Pasan unos días, y Wayne recibe el Daily Planet, donde hay una exposición acerca de las acciones de Lexxon y su implicación en las bombas. Wayne llama a la redacción, donde Lois lo invita a tomar una copa. En un bar, Lois le revela que la redacción decidió publicar la información, aunque podrían ser cerrados por el gobierno si esto afecta la seguridad publica. Luego de publicarlo, Kent ha desaparecido, y le ha dicho que planea ser consecuente con sus ideales hasta el final. Mientras estan conversando, se escucha un tumulto: en una tienda de televisores, ven como Kent está dando una conferencia de prensa y revelando que es un extraterrestre. "Esto es un extraño y nuevo comienzo" comenta Wayne. Lois le sonríe y se abrazan.
