Batman/Bruce Wayne (Christian Bale) alza la posta in gioco nella sua guerra al crimine. Con l'aiuto del tenente Jim Gordon (Gary Oldman) e del procuratore distrettuale Harvey Dent (Aaron Eckhart), Batman si propone di smantellare le rimanenti organizzazioni criminali che affliggono le strade della città. La collaborazione si rivela efficace, ma ben presto i due si trovano ad essere preda del caos scatenato da una mente criminale in ascesa, nota ai terrorizzati cittadini di Gotham come Joker (Heath Ledger).
Warner Bros. Pictures ha dato priorità a un sequel dopo il successo della reinvenzione della serie cinematografica di Batman con Batman Begins. Christopher e il co-sceneggiatore di Batman Begins David S. Goyer hanno sviluppato gli elementi della storia, rendendo Dent il protagonista centrale coinvolto nella battaglia tra Batman e Joker. Nello scrivere la sceneggiatura, i Nolan sono stati influenzati dai fumetti di Batman e dai film polizieschi degli anni '80 e hanno cercato di mantenere il tono di realtà accentuata di Batman Begins. Da aprile a novembre 2007, le riprese si sono svolte con un budget di 185 milioni di dollari a Chicago e Hong Kong e su set in Inghilterra. Il Cavaliere Oscuro è stato il primo grande film ad essere girato con telecamere IMAX ad alta risoluzione. Christopher ha evitato di utilizzare immagini generate al computer se non necessario, insistendo su acrobazie pratiche come il ribaltamento di un camion a 18 ruote e l'esplosione di una fabbrica.
Il Cavaliere Oscuro è stato commercializzato con un'innovativa campagna virale interattiva che inizialmente si concentrava sul contrastare le critiche al casting di Ledger da parte di coloro che ritenevano che fosse una scelta sbagliata per interpretare il Joker. Ledger è morto per un'overdose accidentale di farmaci nel gennaio 2008, il che ha portato a un ampio interesse da parte della stampa e del pubblico nei confronti della sua interpretazione. Alla sua uscita a luglio, Il Cavaliere Oscuro è stato acclamato per il tono e i temi maturi, lo stile visivo e le interpretazioni, in particolare quella di Ledger, che ha ricevuto molti premi postumi, tra cui l'Academy, il BAFTA e il Golden Globe per il miglior attore non protagonista, rendendo Il Cavaliere Oscuro il primo film tratto da un fumetto a ricevere i principali premi del settore. Ha battuto diversi record al botteghino ed è diventato il film con il maggior incasso del 2008, il quarto film con il maggior incasso dell'epoca e il film di supereroi con il maggior incasso.
Fin dalla sua uscita, Il Cavaliere Oscuro è stato considerato uno dei più grandi film di supereroi mai realizzati, uno dei migliori film degli anni 2000 e uno dei migliori film mai realizzati. È considerato il "modello" dei moderni film sui supereroi, in particolare per il suo rifiuto dello stile tipico dei film sui fumetti a favore di un film poliziesco con protagonisti i personaggi dei fumetti. Molti registi hanno cercato di ripetere il suo successo emulando il suo tono grintoso e realistico, con diversi gradi di successo. Il Cavaliere Oscuro è stato analizzato per i temi del terrorismo e dei limiti della moralità e dell'etica. La Biblioteca del Congresso degli Stati Uniti lo ha selezionato per essere conservato nel National Film Registry nel 2020. Un sequel, The Dark Knight Rises, ha concluso la trilogia del Cavaliere Oscuro nel 2012.
Una banda di criminali mascherati rapina una banca di proprietà della mafia a Gotham City, ognuno tradisce gli altri fino a quando l'unico sopravvissuto, Joker, si rivela come la mente e fugge con il denaro. Il vigilante Batman, il procuratore distrettuale Harvey Dent e il tenente di polizia Jim Gordon si alleano per eliminare il crimine organizzato di Gotham. L'alter-ego di Batman, il miliardario Bruce Wayne, sostiene pubblicamente Dent come legittimo protettore di Gotham, ritenendo che il suo successo permetterà a Batman di ritirarsi e a Wayne di seguire sentimentalmente la sua amica d'infanzia Rachel Dawes, nonostante la sua relazione con Dent.
I boss della mafia di Gotham si riuniscono per discutere della protezione delle loro organizzazioni dal Joker, dalla polizia e da Batman. Joker interrompe la riunione e si offre di uccidere Batman per metà della fortuna che il loro contabile, Lau, ha nascosto prima di fuggire a Hong Kong per evitare l'estradizione. Con l'aiuto dell'amministratore delegato delle Wayne Enterprises Lucius Fox, Batman trova Lau a Hong Kong e lo riporta sotto la custodia della polizia di Gotham; la sua testimonianza permette a Dent di arrestare le famiglie criminali. I boss accettano l'offerta di Joker, che uccide obiettivi di alto profilo coinvolti nel processo, tra cui il giudice e il commissario di polizia. Anche se Gordon salva il sindaco, Joker minaccia che i suoi attacchi continueranno fino a quando Batman non verrà smascherato. Prende di mira Dent durante una cena di raccolta fondi e getta Rachel da una finestra, ma Batman la salva.
Wayne fatica a capire le motivazioni di Joker, ma il suo maggiordomo Alfred Pennyworth dice che alcuni amano semplicemente la distruzione. Dent dichiara di essere Batman per attirare il Joker, che attacca il convoglio della polizia che lo trasporta. Batman e Gordon catturano Joker e Gordon viene promosso commissario. Alla stazione di polizia, Batman interroga Joker, il quale afferma di trovare Batman divertente e di non avere intenzione di ucciderlo. Avendo dedotto i sentimenti di Batman per Rachel, Joker rivela che lei e Dent sono detenuti separatamente in edifici che sono stati progettati per esplodere. Batman corre a salvare Rachel mentre Gordon insegue Dent, ma scoprono che Joker ha scambiato le loro posizioni. Rachel rimane uccisa nell'esplosione, mentre Dent rimane gravemente ustionato su un lato. Joker sfugge alla custodia, estrae la posizione della fortuna da Lau e la brucia tutta.
Il contabile della Wayne Enterprises Coleman Reese deduce l'identità di Batman e tenta di smascherarla, ma Joker minaccia di far saltare in aria un ospedale se Reese non viene ucciso. Mentre la polizia evacua gli ospedali e Gordon lotta per tenere in vita Reese, Joker incontra un Dent disilluso, convincendolo a farsi giustizia da solo e a vendicare Rachel. Dent rimanda le sue decisioni alla sua moneta bicefala e mezza sfregiata, uccidendo gli agenti corrotti e i mafiosi che hanno contribuito alla morte di Rachel. Mentre il panico attanaglia la città, Joker rivela che due traghetti per l'evacuazione, uno che trasporta civili e l'altro prigionieri, sono stati progettati per esplodere a mezzanotte a meno che un gruppo non sacrifichi l'altro. Per l'incredulità di Joker, i passeggeri si rifiutano di uccidersi a vicenda. Batman sottomette Joker ma si rifiuta di ucciderlo. Prima che la polizia lo arresti, Joker afferma che, sebbene Batman si sia dimostrato incorruttibile, il suo piano per corrompere Dent è riuscito.
Dent prende in ostaggio la famiglia di Gordon, incolpando la sua negligenza per la morte di Rachel. Lancia la sua moneta per decidere il loro destino, ma Batman lo affronta per salvare il figlio di Gordon e Dent cade a terra morto. Credendo che Dent sia l'eroe di cui la città ha bisogno e che la verità sulla sua corruzione possa danneggiare Gotham, Batman si assume la responsabilità della sua morte e delle sue azioni e convince Gordon a nascondere la verità. Pennyworth brucia un messaggio non consegnato a Wayne da parte di Rachel, che dice di aver scelto Dent, e Fox distrugge l'invasiva rete di sorveglianza che ha aiutato Batman a trovare Joker. La città piange Dent come un eroe e la polizia lancia una caccia all'uomo per Batman.