Após os eventos de Batman: Arkham Asylum, uma seção da cidade de Gotham foi transformada em uma prisão, projetada para manter a escória da cidade longe do povo. Bruce Wayne protesta esta prisão mas é brevemente sequestrado pelo desprezível Hugo Strange, tendo assim que enfrentar os vilões mais poderosos da cidade como o Batman enquanto tentava descobrir os planos de Strange.
O jogo é ambientado em Arkham City, aberto ao jogador desde o início do jogo, permitindo que eles viajem livremente para qualquer lugar dentro de seus limites. O jogador pode se mover silenciosamente durante todo o jogo, usando uma combinação de dispositivos e movimentos furtivos para se aproximar dos inimigos e incapacitá-los.