Ali is een zangeres met een grote stem uit een kleine stad die vlucht voor ontbering en een onzekere toekomst om haar dromen waar te maken in Los Angeles.
Ze belandt in The Burlesque Lounge, een majestueus maar in verval geraakt theater waar een bezield muzikaal gezelschap onderdak heeft.
Tess, eigenares van de club en tevens ook de hoofdact, geeft Ali een baantje als serveerster. De overweldigende kostuums en de gedurfde choreografie in Burlesque verrukken de jonge zangeres, die zweert ooit zelf op het podium te staan.
Met de hulp van een gevatte podiummeester en een barman, belandt Ali vanachter de bar op het podium.
Met haar spectaculaire stem herstelt ze The Burlesque Lounge in haar oude glorie, tot een charismatische zakenman met een aanlokkelijk voorstel komt.