시민들로부터 신망을 얻고 있는 샌프란시스코 경찰서 경위 프랭크 블리트(Detective Lieut. Frank Bullitt: 스티브 맥퀸 분)는 어느 날 시카고에서 온 존 로스(Johnny Ross: 팻 레넬라 분)란 사람을 48시간 밀착 보호하는 임무를 받게 된다. 존 로스는 통신사를 운영하며 모은 정보로 범죄 조직을 협박한 자로 상원 의원인 찰머즈(Walter Chalmers: 로버트 본 분)가 범죄 소탕을 위해 그를 증인석에 세우는 대신 외부로부터 위협을 막기 위해 신변 보호를 보장한 것이었다. 하지만 눈 깜짝할 사이에 범죄조직원들의 급습으로 존 로스는 중상을 입고 끝내는 병원에서 숨지게 된다. 살인범을 잡으려는 블리트 경위는 사건이 종결되지 못하도록 존 로스의 시체를 빼돌리며 수사를 계속한다. 마침내 경찰을 신뢰하지 못한 존 로스가 자신과 닮은 앨버트 레닉이란 자를 대신 내세워 자신의 신변을 보호하려 했었던 것이었는데...