Batman y su compañero, Robin, se encuentran con un nuevo enemigo, Mr. Freeze, que ha dejado una serie de robos de diamantes a su paso. Durante un enfrentamiento en el museo de historia natural, Frío roba un diamante más grande y huye, congelando a Robin y dejando a Batman sin poder perseguirlo. Más tarde, Batman y Robin se enteran de que Freeze era originalmente el Dr. Victor Fries, un científico que trabajaba en el desarrollo de una cura para el síndrome de MacGregor, con la esperanza de curar a su esposa enferma terminal. Tras un accidente de laboratorio, Fries quedó incapacitado para vivir a temperaturas medias y se vio obligado a llevar un traje criogénico alimentado por diamantes para sobrevivir.

En un laboratorio de Empresas Wayne en Brasil, la botánica Dra. Pamela Isley trabaja a las órdenes del trastornado Dr. Jason Woodrue, experimentando con una droga llamada Veneno. Es testigo de cómo Woodrue utiliza la fórmula para convertir al asesino en serie Antonio Diego en una monstruosidad descomunal, a la que apoda "Bane". Cuando Isley amenaza con sacar a la luz los experimentos de Woodrue, éste intenta matarla volcando un estante con varias toxinas. Isley se transforma en la bella y seductora Hiedra Venenosa antes de matar a Woodrue con su beso venenoso, incendiar el laboratorio y escapar con Bane. Descubre que Empresas Wayne financiaba a Woodrue, aunque finalmente le cortan la financiación. Hiedra Venenosa urde un plan para utilizar el dinero de Wayne para financiar su investigación y se va a Gotham City con Bane. Mientras tanto, la sobrina de Alfred Pennyworth, Barbara Wilson, hace una visita sorpresa y es invitada por Bruce a quedarse en la Mansión Wayne hasta que vuelva a la escuela.

Empresas Wayne presenta un nuevo telescopio para el Observatorio de Gotham en una conferencia de prensa interrumpida por Isley. Ella propone un proyecto que podría ayudar al medio ambiente, pero Bruce rechaza su oferta, que mataría a millones de personas. Esa noche, Empresas Wayne celebra un evento benéfico con invitados especiales, Batman y Robin, y ella decide utilizar sus habilidades para seducirlos. Frío se cuela en la fiesta y roba un diamante del evento. Aunque es capturado por Batman y recluido en el Asilo Arkham, finalmente escapa con la ayuda de Hiedra, que mata a dos guardias de seguridad con su beso en el proceso. Mientras tanto, Dick descubre que Bárbara ha participado en carreras de arrastre para recaudar dinero para Alfred, que se está muriendo del síndrome de MacGregor.

Surgen roces entre Batman y Robin cuando Hiedra seduce a Robin, pero Bruce acaba convenciendo a Dick para que confíe en él. Hiedra consigue contactar con Robin una vez más, besándolo pero sin conseguir matarlo, ya que Robin lleva los labios de goma. Mientras tanto, Bárbara descubre la Batcueva, donde una versión de la IA de Alfred le revela que ha hecho a Bárbara su propio traje. Barbara se pone el traje y se convierte en Batgirl. Hiedra captura a Robin pero Batman lo rescata y Batichica llega para someter a Hiedra antes de revelar su identidad a la pareja.

Batman, Robin y Batgirl deciden ir juntos a por Frío. Sin embargo, cuando encuentran a Frío y a Bane, Gotham está completamente congelada. Bane ataca a Batgirl y a Robin, pero éstos acaban derrotándolo al desprender sus tubos de veneno, deteniendo el flujo de veneno a su cuerpo.

Batman derrota a Frío en combate, mientras que Batgirl y Robin consiguen descongelar la ciudad. Batman le muestra a Freeze una grabación de Ivy durante su pelea con Batgirl, quien había informado a este último que había matado a la esposa de Freeze. Sin embargo, Batman le dice a Freeze que su esposa sigue viva, en un sueño criogénico, antes de trasladarse al Asilo Arkham, a la espera de que Freeze termine su investigación. Batman entonces le pide a Freeze la cura que ha creado para el Síndrome de MacGregor para administrársela a Alfred. Freeze expía sus crímenes dándole la medicina.

Una Ivy demente es encarcelada en una viga de congelación en el Asilo Arkham, con un vengativo Frío como compañero de celda que jura hacer de su vida un infierno de invierno. Alfred se cura y todos aceptan que Barbara se quede en la Mansión Wayne y luche contra el crimen con ellos.