En la bulliciosa ciudad de San Francisco, un duro detective llamado Frank Bullitt es asignado a proteger a un testigo clave en un importante caso de mafia. El testigo, un informante llamado Johnny, tiene información crucial que puede derribar una de las organizaciones criminales más poderosas del país. Toda la trama se complica cuando, tras un intento de asesinato sucio, Johnny es asesinado, dejando a Bullitt en una situación desesperada.