داستان بازی L.A. Noire بر اساس مجموعه‌ای از پرونده‌های جنایی مختلف است که شما باید آنها را حل کنید. هر پرونده داستان خاص خود را دارد و به بخش‌های مختلف پلیس لس‌آنجلس نیز مربوط می‌شود؛ از دپارتمان جرایم عادی و سرقت‌های کوچک گرفته تا واحد قتل و جرایم سنگین. بازی از پرونده‌های واقعی الهام گرفته شده و به‌صورت کاملاً هنری آنها را بازسازی کرده است.