La víspera del día de Acción de Gracias y a petición de un colega, un prestigioso psiquiatra infantil neoyorquino visita a una joven que sufre trastornos inexplicables y tiene un violento historial. Tras un examen poco satisfactorio, regresa a casa con su familia. Pero, a la mañana siguiente, ocurre algo que lo mantendrá vinculado al caso.
El encanto y la audacia del ladrón de bancos de la era de la depresión, John Dillinger, lo hacen querer a gran parte del público pisoteado de Estados Unidos, pero también es una espina en el costado de J. Edgar Hoover y el incipiente FBI. Desesperado por capturar al esquivo delincuente, Hoover convierte a Dillinger en su primer Enemigo público número uno y asigna a su principal agente, Melvin Purvis, la tarea de traerlo vivo o muerto.