USA, rok 1933. Po dziewięciu latach pozbawienia wolności John Dillinger (Johnny Depp) zostaje zwolniony warunkowo. Dokonuje on brawurowej akcji oswobodzenia kilku więźniów ze stanowego zakładu karnego w Michigan City. Pomaga mu John "Red" Hamilton. Po krótkim pobycie na farmie dwaj wspólnicy oraz zbiegowie - Harry "Pete" Pierpont (David Wenham), Homer Van Meter (Stephen Dorff) i Ed Shouse (Michael Vieau) - przenoszą się do Chicago. Tam Dillinger i jego kompani dokonują serii napadów na banki. Członkowie bandy zdobywają popularność wśród zwykłych Amerykanów. Sam Dillinger związuje się ze śliczną Billie Frechette (Marion Cotillard). Przestępcy są nieuchwytni, a policja bezsilna. Dyrektor Biura Śledczego, J. Edgar Hoover (Billy Crudup), ogłasza Johna wrogiem publicznym numer jeden. Kierownictwo powierza zadanie złapania bandyty agentowi Melvinowi Purvisowi (Christian Bale), który stał się gwiazdą formującego się FBI po tym, jak zabił gangstera Pretty Boya Floyda. Rozpoczyna się pościg...