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 Fusae teme per la sua vita. Comincia così un'indagine all'interno della zona d'ombra della capitale, nei videonoleggi specializzati in film hard e nei locali notturni del quartiere a luci rosse di Tokyo. Ad accompagnare Miro è il suo nuovo vicino di casa, un quarantenne che gestisce un gay-bar nel frenetico quartiere di Shinjuku. Le loro ricerche si rivelano subito importune per gli uomini della Create Pictures, la casa di produzione di Ultraviolence: figure che si muovono 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, un tipo molto scaltro che non esita a ricorrere a mezzi estremi pur di non vedere sollevato il velo sulle sue losche attività. L'indagine si fa intricata al punto che, per venirne a capo, Miro dovrà scavare a fondo nell'oscuro passato dell'attrice scomparsa mettendo a rischio la propria incolumità.