O incomodado detetive de Nova York Frank Keller investiga uma assassina em série que procura por vítimas, usando anúncios pessoais em um revista e toca a música "Sea of Love" na cena do crime. Com a ajuda de seu parceiro, Sherman Touhey, Frank cria um plano para achar a assassina usando seus próprios anúncios. Mas quando Frank se apaixona por sua principal suspeita, Helen Cruger, ele luta para conciliar sua vida pessoal e seu dever profissional.