Ali (Christina Aguilera) é uma jovem de uma cidade do interior, com uma bela voz, que escapa da vida dura e de um futuro incerto e vai a Los Angeles, para concretizar os seus sonhos. Por acaso, ela chega a um teatro majestoso, porém em péssimo estado de conservação, The Burlesque Lounge, onde está sendo exibido um fantástico musical.

Ali é contratada como garçonete por Tess (Cher), dona e administradora do teatro. Os fantásticos figurinos de Burlesque e a coreografia ousada conquistam Ali, que se promete que, um dia, subirá ao palco do teatro. Logo, Ali fica amiga de uma dançarina (Julianne Hough), provoca o ciúme de uma dançarina desequilibrada (Kristen Bell) e conquista o amor de Jack (Cam Gigandet), que trabalha como bartman e músico. Com a ajuda de um esperto cenógrafo (Stanley Tucci) e o apresentador transformista (Alan Cumming), Ali consegue sair do bar e subir ao palco. Sua voz espetacular ajudar a recuperar a antiga glória do The Burlesque Lounge, porém somente depois que um empresário carismático (Eric Dane) chega com uma proposta tentadora…