Dans les années 1940, la chanteuse Billie Holiday est un porte-voix de la cause noire, notamment avec sa chanson "Strange Fruit". Elle devient vite la cible de Harry Anslinger, à la tête du Bureau fédéral aux narcotiques. Pour faire tomber la diva, les policiers misent sur ses addictions. Anslinger charge Jimmy Fletcher, un inspecteur noir, d'infiltrer son entourage. Celui-ci parvient à se rapprocher de Billie Holiday et finit par tomber amoureux d'elle. Lors d'un concert, au moment où elle interprète le célèbre titre, Billie est arrêtée par la police. Commencent alors les ennuis judiciaires pour cette femme tourmentée et courageuse...