Una giovane donna viene brutalmente violentata da tre uomini nel suo appartamento di Tokyo, sotto gli occhi della detective privata Murano Miro. Fortunatamente è solo una scena di Ultraviolence, un film hardcore di grande successo tra gli appassionati del genere. Miro sta fissando lo schermo seduta nell'ufficio di Watanabe Fusae, proprietaria di una piccola casa editrice di orientamento femminista e presidente di un'associazione in difesa delle donne. È lei ad averla contattata: Isshiki Rina, l'attrice protagonista del film, è scomparsa da alcuni giorni e Watanabe teme per la sua vita. Bisogna trovarla al più presto. Comincia così un'indagine all'interno della zona d'ombra della capitale, nei videonoleggi specializzati in film hard e nei locali notturni di Kabukicho, il quartiere a luci rosse di Tòkyo. Ad accompagnare Miro è Tomobe Akihiko, il suo nuovo vicino di casa, un simpatico quarantenne che gestisce un gay bar nel frenetico quartiere di Shinjuku. Le loro ricerche si rivelano subito fastidiose per gli uomini della Create Pictures, la casa di produzione di Ultraviolence: figure che si muovono abilmente tra il mondo della pornografia e quello della prostituzione, come il regista Yashiro Sen, uno dei personaggi più in vista e influenti nel mondo del porno. L'indagine si fa a tal punto intricata che Miro dovrà rischiare la propria incolumità e scavare a fondo nel fosco passato di Rina per venirne a capo.