Batman Arkham City é o sucessor do célebre Batman Arkham Asylum. Em vez de concentrar a experiência de jogo dentro dos muros do clássico asilo de super-vilões, Arkham City toma como palco uma ampla área de Gotham City. Após tomar para si todo o crédito pela derrota do Coringa no primeiro jogo, o diretor de Arkham, Quincy Sharp, resolveu elevar a novos patamares os seus planos para a recuperação dos piores criminosos de Gotham. Para tanto, o megalômano diretor comprou toda a parte pobre da cidade, a fim de transformar toda a área em um gigantesco hospício.

Dessa forma, é transportada para a recém-criada Arkham City uma imensa quantidade de criminosos, sendo que o único mandamento é: não tentem escapar; risível, naturalmente. Para fiscalizar o novo município, Sharp vai atrás de Hugo Strange, psiquiatra maníaco e também um dos primeiros vilões do Homem-Morcego — e que parece ter seus próprios planos para o futuro do local.

Mas a coisa realmente começa a pegar fogo no local quando o famigerado Duas-Caras, em uma tentativa de ganhar status junto aos delinquentes de Arkham City (e também junto aos de fora), desenvolve um plano para assassinar publicamente a Mulher-Gato. Dessa forma, é chegado o momento de o Homem-Morcego intervir novamente, seja para preservar a paz no que restou de Gotham ou para proteger seu antigo e inadmitido affair.

Arkham City traz também novos gadgets para o cinto de utilidades do Homem-Morcego – entre eles, uma bomba de fumaça e uma detector de sinais de transmissão —, missões paralelas e novos inimigos — Duas-Caras, Mulher-Gato, entre outros.