《蝙蝠侠：蝙蝠女侠之谜》的剧情发生在繁华而复杂的哥谭市。蝙蝠侠，这位城市的守护者，发现了一位神秘的女性英雄——蝙蝠女侠，她模仿蝙蝠侠的行事风格，但手段更为果决无情。蝙蝠女侠的出现引起了蝙蝠侠的注意，他试图查明这位神秘女子的真实身份和目的。

与此同时，哥谭市的黑暗势力企鹅人贝恩正策划着一场巨大的阴谋，意图将整个城市卷入混乱。蝙蝠女侠与蝙蝠侠并肩作战，试图阻止企鹅人的计划。在一场惊心动魄的较量中，蝙蝠侠成功营救了被企鹅人绑架的蝙蝠女侠，并揭示了她隐藏的身份——一位曾经受害的普通人，为了正义和复仇而化身成为蝙蝠女侠。

最终，蝙蝠侠与蝙蝠女侠联手击败了企鹅人，保护了哥谭市的和平。蝙蝠女侠的真实身份和目的也随之揭晓，为观众留下了深刻的印象。