Argentina, años 70. Benjamín Espósito es oficial de un Juzgado de Instrucción de Buenos Aires y está a punto de retirarse. Obsesionado por un brutal asesinato ocurrido treinta años antes, decide escribir una novela sobre el caso, del cual fue testigo y protagonista. Reviviendo el pasado, viene también a su memoria el recuerdo de una mujer, a quien ha amado en silencio durante todos esos años.
Para Ali (Christina Aguilera), una chica de pueblo con una gran voz, tenía que haber un lugar donde realizar sus sueños y alcanzar sus metas, por lo que decide cambiar por la capital del entretenimiento: Los Ángeles, donde casualmente se tropieza con la Sala Burlesque, un majestuoso teatro en apuros que alberga una inspirada revista musical. Allí conoce a Tess (Cher), la glamorosa y sincera dueña del club, quien regenta y convierte a las chicas en estrellas, a quien convence para que le de trabajo como camarera sirviendo cócteles. Muy pronto Ali, una esponja con los ojos bien abiertos, queda absorbida por los cautivantes números del Burlesque. Los extravagantes trajes y la valiente coreografía atrapan a la ingenua joven. Ese escenario es el lugar para el que Ali ha nacido y jura que algún conseguirá estar sobre él.