Historia, jaką opowiada gra, dzieje się kilka miesięcy po wydarzeniach z części pierwszej. Po upadku szpitala Arkham Asylum profesor Hugo Strange powołał do życia dystrykt Arkham City, na terenie którego przetrzymuje najbardziej niebezpiecznych przestępców. Bruce Wayne, który oficjalnie domaga się zamknięcia tego miejsca, zostaje uprowadzony przez specjalny oddział profesora. Strange zna sekret podwójnej tożsamości miliardera, rozpoczynając z nim psychologiczną grę. Posyła bezbronnego Wayne’a do jaskini lwa, jednak ten daje sobie radę i jako Batman ma niecałe dziesięć godzin, aby zapobiec wprowadzeniu w życie zagadkowego Protokołu 10, który opracował Hugo Strange. Sprawy jeszcze bardziej się komplikują, gdy na drodze bohatera staje schorowany Joker.