ハロウィーン。ブルース・ウェイン/バットマンはいつものように街で起こる犯罪を抑止するために監視をしていた。彼は、周囲の警察や犯罪者達、そして世間からはコウモリの格好をして自警活動に明け暮れる狂人として恐れられているのである。選挙戦を控えるゴッサム・シティの市長ドン・ミッチェルが妻と息子の外出を見送って自宅で一人で寛いでいると、背後から緑のマスクを被った男に襲われる。その後、ジェームズ・ゴードン警部補は上司のピート・サベージ本部長と共に犯行現場の調査をしていた。捜査に協力しているバットマンはリドラーを名乗る犯人からの手紙をゴードンから受けとる。内容はなぞなぞとなっていたが、バットマンはすぐに答えを解き、一緒に入っていた謎の暗号の書かれた紙を見ようとするがサベージ本部長に捜査の邪魔者として追い出されてしまう。だが、バットマンが目に装着していたコンタクトレンズ型カメラに記録していたことで、暗号の解読をウェイン邸の地下のバッドケイブで執事のアルフレッド・ペニーワースと共に開始する。暗号の答えがdriveであったことを発見すると、ゴードンと共にミッチェルの所有する車のガレージを捜査し、そこにあった一台の車に事件で使われた鈍器とUSBが見つかり、その内容はミッチェルが謎の女性を侍らせサベージ本部長、マフィアのカーマイン・ファルコーネの右腕ペンギンと会っている写真であった。
登場人物
ブルース・ウェイン / バットマン
演 - ロバート・パティンソン、日本語吹替 - 櫻井孝宏[5][6]今作の主人公。ゴッサム・シティの犯罪者と戦うバットマンという裏の顔を持った億万長者。幼い頃に両親を暴漢に銃殺されており、復讐心と恐怖心から、蝙蝠の衣装をまとって犯罪者と戦うようになった。本作のブルースは30歳で、バットマンとして活動し始めて2年目であり、経験豊富なクライムファイターではない。また、慈善活動やウェイン産業の経営などの表立った活動はしておらず、昼間は殆ど自宅に籠りきりという生活を送っている。ブルース・ウェインという人物について、ブルース役のロバート・パティンソンは「自分自身を信じられないほど弱く傷つきやすい子供だと感じていて、生き延びる為に、ゴッサム中の犯罪者と戦うだけでなく、全く異なる分身を持つ必要がある」との見解を示している[7][8]。
セリーナ・カイル / キャットウーマン
演 - ゾーイ・クラヴィッツ、日本語吹替 - ファイルーズあい[5][6]今作のヒロイン。行方不明の友人を探しているときにバットマンと接触するナイトクラブの店員であり泥棒。ファルコーネとは浅からぬ因縁がある。同棲していたアニカ・コスロフの失踪からこの事件に関わるようになる。セリーナとアニカの関係性について、セリーナ役のゾーイ・クラヴィッツは「ある種の恋愛関係にある」との旨を、監督のリーヴスは「セリーナはアニカを性的な感情以上に思いやっていて、アニカもセリーナを愛している」との旨を述べ、非常に親密としている[9]。余談だが、ゾーイ・クラヴィッツは2017年のアニメーション映画『レゴバットマン ザ・ムービー』でもキャットウーマンを声優として演じている。
エドワード・ナッシュトン / リドラー
演 - ポール・ダノ、日本語吹替 - 石田彰[5][6]今作のヴィラン。？マークを犯行現場に残す連続殺人犯。ゴッサム市長殺害を皮切りに市の有力者を次々と殺害してはバットマンと法執行機関を暗号めいたなぞなぞで混乱に陥れる。本作のリドラーは、実際に起きたゾディアック事件の犯人がモチーフとなっている。リドラー役のポール・ダノは本作の前日譚にしてリドラーのスピンオフ作品であるコミック『ザ・リドラー：イヤーワン』の脚本も手掛けている。
ジェームズ・ゴードン警部補
演 - ジェフリー・ライト、日本語吹替 - 辻親八[5][6]ゴッサム市警察の刑事。2年前からバットマンに手を貸しており。警察とバットマンとの仲介を行いながらバットマンと共に捜査を行う。
カーマイン・ファルコーネ
演 - ジョン・タトゥーロ、日本語吹替 - 千葉繁[5][6]ゴッサム・シティの裏社会のボス。物静かで紳士にふるまっているが、裏では非道の限りを尽くしており、その力は政界や財界、警察にまで手が及んでおり恐れられている。　
オズワルド・“オズ”・コブルポット / ペンギン
演 - コリン・ファレル、日本語吹替 - 金田明夫[5][6]ファルコーネの右腕で、ナイトクラブ「アイスバーグ・ラウンジ」の経営者。ペンギンと呼ばれることを嫌っている。バットマンに対して恐れずに対等に話し合う。ブルースのことを「チャンプ（チャンピオンの略）」と呼ぶ。
アルフレッド・ペニーワース
演 - アンディ・サーキス、日本語吹替 - 相沢まさき[5][6]ウェインの執事。元軍属の無骨な男。退役後にウェイン夫妻の護衛となった。ブルースに戦い方を教える。現在はブルースと複雑な関係にある。
トーマス・ウェイン（英語版）
演 - ルーク・ロバーツ（英語版）、日本語吹替 - 森久保祥太郎[5][6]ブルースの父親。20年前、ゴッサム・シティの再開発を掲げ市長に立候補するも、妻マーサとともに殺される。
マーサ・ウェイン（英語版）
演 - ステラ・ストッカーブルースの母親。アーカム家出身の令嬢。夫とともに殺される。
アニカ・コスロフ
演 - ハナ・ハルジックセリーナのルームメイト。セリーナと親密な関係にあるが、突如謎の失踪を遂げる。
ベラ・リアル
演 - ジェイミー・ローソン（英語版）、日本語吹替 - 村中知[6]ゴッサム・シティの市長候補。
ドン・ミッチェル・Jr.市長
演 - ルパート・ペンリー＝ジョーンズ、日本語吹替 - 佐藤隆太[6][10]ゴッサム市長。ハロウィーンにリドラーに殺害される。
ウィリアム・ケンジー
演 - ピーター・マクドナルド（英語版）、日本語吹替 - 北田理道[6]ゴッサム市警の麻薬捜査官。
ピート・サベージ本部長
演 - アレックス・ファーンズ（英語版）、日本語吹替 - 北川勝博[6]ゴッサム市警の本部長。
マッケンジー・ボック署長
演 - コン・オニール（英語版）、日本語吹替 - 姫野惠二[6]ゴッサム市警の署長。
マルティネス巡査
演 - ギル・ペリッツ＝アブラハム、日本語吹替 - 越後屋コースケ[6]ゴッサム市警の警察官。
ギル・コルソン検事
演 - ピーター・サースガード、日本語吹替 - 山岸治雄[6]ゴッサム・シティの地方検事。
ザ・ツインズ（英語版）
演 - チャーリー・カーヴァー（英語版）、マックス・カーヴァー（英語版）「アイスバーグ・ラウンジ」の用心棒。
謎の囚人
演 - バリー・コーガン、日本語吹替 - 内山昂輝[6]逮捕されアーカムに収容されている。