Der Kleinkriminelle Ray Martinez Fernandez (Jared Leto) hat eine erstaunliche Wirkung auf Frauen. Das nutzt er auf raffinierte Art aus: Er umgarnt einsame Damen, erschleicht ihr Vertrauen und macht sich dann mit ihrem Ersparten aus dem Staub. Eines Tages versucht er diese Masche auch bei Martha Beck (Salma Hayek), doch die Begegnung der beiden wird ihr Leben drastisch verändern. Die bildschöne, junge Frau durchschaut nach kurzer Zeit Ray, doch anstatt ihn zu verraten, funkt es zwischen ihnen, und Matha bietet sich an, ihm bei seinen künftigen Beutegängen zu helfen.

Doch schon der nächste Coup endet blutig: Nachdem Ray sein neues Opfer ausgenommen, geschwängert und dann verlassen hat, schlitzt sich die 25-jährige in der Badewanne die Pulsadern auf. Der Fall ruft die Detectives Elmer Robinson (John Travolta) und Charles Hildebrandt (James Gandolfini) auf den Plan. Elmer fühlt sich schmerzlich an den Selbstmord seiner eigenen Frau Annie erinnert.

Er hat mittlerweile eine heimliche Affäre mit seiner Kollegin René Fodie (Laura Dern), ist aber über den Tod seiner Ehefrau nicht hinweggekommen und hat auch Schwierigkeiten in der Beziehung zu seinem Sohn Eddie (Dan Byrd). Um seine Schuldgefühle zu bewältigen, setzt er alles daran, die Ursache des Selbstmordes zu ermitteln und begibt sich dazu nach langer Zeit wieder in den Außendienst.

Derweil haben Ray und Martha bereits ihr nächstes Opfer im Visier: Die alleinsehende Janet Long (Alice Krige) wird von Ray in einem eigens angemieteten Wochenendhaus verführt, während Martha, die sich als seine Schwester ausgibt, mit Argusaugen darüber wacht, dass ihr Geliebter dieser Frau nicht zu nahe kommt. Doch als sie die beiden beim Liebesakt beobachtet, geht mit ihr die Eifersucht los: Mit einem Vorschlaghammer erschlägt sie die vermeintliche Nebenbuhlerin, und gemeinsam mit Ray verbuddeln sie die Leiche im Keller des Hauses.

Während das kriminelle Paar mit dieser Tat alle Hemmungen hat fallen lassen, sind ihnen Robinson und Hildebrandt dicht auf der Spur. Dahin hat sie Janets Tochter gebracht, die ihre Mutter als vermisst meldete. Mit Hilfe eines Cops, der das gefähliche Pärchen bei einer Streife im geklauten Auto erwischt hatte, sie jedoch laufen ließ, nachdem Martha ihm einen geblasen hatte, finden die Detectives das Haus und die Spuren der Bluttat.

Mittlerweile haben Elmer und Charles die beiden Verbrecher identifiziert und brauchbare Indizien, um sie überführen zu können. Doch die Zeit droht ihnen bei ihren Ermittlungen davonzulaufen, denn das inzwischen als "Lonely Hearts Killers" berüchtigte Duo hat schon ihr nächstes Opfer ausgespäht. Deren Leben ist in akuter Gefahr, denn Ray musste Martha ewige Liebe schwören, und sie wünscht sich ein Kind von ihm...

Auf der Suche nach geeignetem Material für ein neues Drehbuch bekam Autor und Regisseur den notwendigen Anstoß von einem befreundeten Produzenten. Der schichte ihm ein Lexikon über wahre Kriminalgeschichten zu, in dem es um Serienkiller ging. Bei Stöbern in dem Buch sah er sich durch ein Kapitel an Erzählungen seines Großvaters erinnert.

Es ging um einen Bericht über ein Gaunerpärchen, das in den späten 1940er Jahren die Gegend von Michigan unsicher machte. Der gebürtige Hawaiianer Raymond Martinez Fernandez hatte mit Hilfe seiner Freundin Martha Jule Beck eine Reihe von Frauen um die Ecke gebracht. Im Gegensatz zur Mörderin im Film, der die wohlgeformte Salma Hayek ihren Körper lieh, war die wahre Martha ziemlich beleibt, was dem Motiv des Mordes aus Eifersucht zusätzliche Plausibilität gibt.

Die Erinnerung an die Geschichten des Großvaters führte zu einem für die Entstehung des Thrillers "Lonely Hearts Killers" höchts fruchtbaren Zusammenhang: Todds Großvater war der wahre Elmer C. Robinson, der die damaligen Fälle aufgeklärt und die Täter zur Strecke gebracht hatte. Die beiden Serienmörder wurden verurteilt und am 8. März 1951 im Staatsgefängnis von New York "Sing Sing" auf dem elektrischen Stuhl hingerichtet.

Für den visuellen Look des Films wollte Todd Robinson einen bestimmten Stil, der einerseits den historischen Kontext auch optisch darstellen, andererseits nicht als Anbiederung an den Film Noir aus der damaligen Zeit missverstanden werden sollte. "Wir wollten, dass der Film den Look hat, den man mit Kodachrome-Film in den 50er Jahren erzielte. Allerdings wollten wir die harten Kontraste beibehalten", meint der Regisseur zu seinen Vorstellungen.

Mit Peter Levy, der für die Kamera zuständig war, diskutierte er ausführlich die Bildgestaltung. Als Quelle der Inspiration diente ihnen das Buch "Bound for Glory: America in Color". Dieser Fotoband zeigt dokumentarische Aufnahmen in Kleinstädten der ländlichen USA zur Zeit während und nach der großen Depression. Diese Atmosphäre sollte auch auf den Set übertragen werden.

Die Umgestaltung der Drehorte an die historischen Gegebenheiten der damaligen Zeit stellte das Filmteam angesichts des begrenzten Etats vor einige Herausforderungen. Im Gegensatz zu den wirklichen Tatgegenden Michigan und New York wählte man Florida aus, da die Originalschauplätze ohnehin nicht mehr vorhanden oder bis zur Unkenntlichkeit verändert waren.

Sämtliche Hinweise auf die Gegenwart mussten beseitigt oder überdeckt werden. Schließlich sollte der Eindruck eines Long Island in den 1940er Jahren entstehen. Zu den Requisiten gehörten auch die Polizeimarke und der Siegelring von Robinsons Großvater, die beide an John Travolta zu sehen sind. Allerdings hatte der echte Elmer wohl wenig unter der Wirtschaftskrise zu leiden: Travolta verlor den Ring, der ihm zu groß war - zum Glück wurde er am Set wiedergefunden.

Zeitgleich mit dem Film "Lonely Hearts Killers" in der Regie von Todd Robinson liefen am 22.02.2007 in Deutschland im Kino auch die folgenden Spielfilme an: