Neil Patrick Harris wciela się w postać Billy'ego, znanego jako Dr. Horrible, początkującego superzłoczyńcę, którego plany podboju świata nieustannie się nie udają. Jego dwa cele to: dostanie się do Złowrogiej Ligi Zła oraz zdobycie odwagi, by porozmawiać z jego zauroczeniem z pralni, Penny, graną przez Felicię Day. Jedyną przeszkodą na jego drodze jest Kapitan Młot, arcywrogość Billy'ego, grany przez Nathana Filliona. Dzięki jednemu wielkiemu skokowi, Billy mógłby dostać się do Z.L.Z. i zyskać szacunek Penny, ale tylko pod warunkiem, że uda mu się trzymać ją z dala od przystojnego Kapitana Młota...