À sa sortie de prison, Moose Malloy engage un détective privé, Philip Marlowe, pour retrouver son amie disparue, Velma. La première piste empruntée par le détective est une impasse. L'enquête piétine et Marlowe accepte une autre mission, qui va finalement l'orienter vers une piste sérieuse...
Heat 2 porte sur la jeunesse en prison de Neil McCauley et l'enfance de son complice Chris Shiherlis. Le roman explore aussi le passé de Vincent Hanna, le détective qui les traque à travers Los Angeles, et son destin après les événements racontés dans le premier film.