故事发生在美国密苏里州艾宾镇，电影开始是一片萧瑟的景象，野草浓雾之中伫立着几块广告牌，这时背景里想起了托马斯.摩尔演唱的《夏日最后的玫瑰》。接下来出现的就是本电影的女主人公叫米尔德丽德，有一天在开车经过这条伫立着三块广告牌的公路，由于高速公路的建成，这条小路已经很久没有人走了，自然也没有人租用这三块广告牌。米尔德丽德停下车若有所思，仿佛想好了什么计划，于是她来到了拥有这三块广告牌所有权的广告牌租赁公司，公司老板正在看一本叫《好人难寻》的小说，这是美国小说家弗兰纳里.奥康纳的作品，小说风格和这个故事很像，都充满了残酷的荒诞感。米尔德丽德提出要租下那三块挂广告牌，这让老板非常意外，虽然很诧异，还是租给了她。当看到米尔德丽德想写在广告牌上的字之后，他意识到小镇上将会有大事发生。
女主米尔德丽德在老板办公室窗前翻弄小虫子镜头预示着这将是一个小人物独自战斗的故事。同时镜头伸向对面警察局的远景也说明这事和警察有关。
此时的观众并不知道女主将会在广告牌上写什么。
镜头转到周六的晚上，影片中另一个人物警察迪克森出场。他在回家的路上看到有人在装广告牌，在某一块广告牌上看到了威洛比警长的名字，于是下车问一个装广告的拉丁裔小伙这究竟是什么意思。
拉丁裔小伙让迪克森去看第三块广告牌，当迪克森看到第三块广告牌时一下子就蒙了，他立刻打电话给威洛比警长，告知警察局有麻烦了。很快人们就知道了这三块广告牌的内容，上面写着:“女孩惨遭奸杀，为什么威洛比警长还没抓大凶手？”。这个被奸杀的女孩，自然就是女主米尔德丽德的女儿安吉拉。
很快广告牌的事情传遍了小镇，女主投下了石头，等待涟漪的出现。威洛比警长非常恼火，带着手下杀到了对面的广告公司，质问老板为什么要兜售这样的广告，而登广告的人自然也不难猜。警局的这一举动带给观众负面的形象。迪克森满嘴脏话，是一个有暴力倾向的种族主义者，而威洛比警长更像一个趾高气昂的地头蛇。主人公米尔德丽德是一个受到冤屈的母亲。这种角色的映像也将在后面的剧情发展中获得多次的反转与颠覆。什么叫做戏剧张力，其实就是好与坏，正与邪的动态转换，在转换中一点一点的接近人物灵魂。
《三块广告牌》中的人物性格变换的幅度之大之顺畅是比较少见的。可以说导演和编剧的技巧非常的高明。剧情一直往下发展，女主邀请了电视台参访，控诉警察局的不作为。一场愤怒女主与警察局的斗争一触即发。在巨大的压力下警长威洛比找到女主进行谈判，并向女主解释凶手迟迟未有抓到的原因，并不是警方无作为而是已经尽了最大的努力，但有些案子它就是破不了。女主并没有接受警长的解释，反而提出了一些违背法律根本无法实施的建议。当警长告知女主自己身患癌症希望能换来女主的理解，却没想到这已经不是什么秘密了。。。
女主立广告牌后，也引起了一部分的民愤。主要是威洛比警长在小镇上服务多年，有着不错的口碑。镇上的神父也到米尔德丽德家里劝其卸下广告牌，女主就像扛着炸药包，把神父训斥的体无完肤!充分体现了女主神挡杀神佛挡杀佛的性格！
电影对白如下：
这次谈话后女主很快成了镇上的公敌。当她去看牙医的时候，胖牙医很想整她一下，女主的反击就是用磨牙设备在牙医的大拇指上开了一个洞，画面看着就很疼！
胖牙医报了警，威洛比警长开车来到了女主的小店进行逮捕。可伶的女主成了刺头，警长确确实实成了一个受气包。在警局的审讯室两人的谈话夹抢带着火药，不经意间警长病情发作，一口鲜血喷到了女主的脸上。这一突如其来的一幕让大伙都惊呆了。而导演的这一神来之笔又让剧情再一次反转，女主和警长之间瞬间放下了防备，女主只是个失去女儿的母亲，她并不想逼死谁。警长住进了医院，双方也达成了精神上的和解。
很快威洛比警长的生命走到了尽头，他与自己的妻子和两个女儿告别后独自来到自家的马厩，他带上了头套，举枪将自己的脑袋开成了豆花。
她的妻子看到了桌上威洛比写给她的第一封遗信，写的非常感人，潸然泪下。
第二天当得知警长的死讯，迪克森气炸了，拿着警棍直接冲到了对面广告公司将老板一顿暴打。这场很暴力的戏却配着一首优美的民谣作为背景音乐。。。。。
很快警长得妻子来到女主米尔德丽德的礼品店，给了她一封信，是威洛比写的第二封遗信。
这封信可以说是一种鼓励，威洛比还是很欣赏女主这种不认命的性格的。女主也意识到她只能无所畏惧，勇敢向前。
有一天晚上不知道是谁点燃了三块广告牌，此时的广告牌已经幻化成为了女主米尔德丽德的心灵之柱，她绝不允许它们被烧掉。这段戏的音乐.表演.氛围导演都表现得比较完美。特别是儿子阻止女主冲进火海得时候，女主呵斥着儿子名字得那种悲愤和绝望之情。
以女主的性格，他必须复仇。
警察局收到了一封寄给迪克森的信件，前同事让他晚上自己来取，因为迪克森离职时未归还警局的钥匙。晚上迪克森戴着耳机听着音乐来到警局取信，却没有听到警局电话的响铃，这个电话其实是女主米尔德里德打德。
在确认未有人在警局德情况下，竟然用燃烧瓶点燃了警察局。同时还不知情的迪克森正在专注的看信，而这封信正是威洛比写给他的第三封遗信，信中表达了相信迪克森会是一个好的警察。火势的蔓延才让他意识到警局起火了，危急时刻他想起了女主女儿的案卷，冒着危险抱着案卷冲出了警察局.....威洛比的信让他有了使命感，他要做一个受人尊敬的警察。他反省了自己的所作所为，发誓继承威洛比的遗志，找出凶手。此时此刻迪克森的人物形象发生了颠覆，一个有暴力倾向，种族主义，有点妈宝德警察他也有善良德一面，非常重感情，就算是知法犯法，也不会搞阴谋诡计，发泄脾气也只在明面上。
女主因为暗恋对象强势提供的假口供，逃过了烧警察局的惩罚........。有一天之前装广告牌的小伙找到了女主说自己这里还有一份备用广告布！.....顺着剧情三块广告牌又恢复了原状。
一天晚上，德克森在酒馆喝酒的时候，偶然听到隔壁一小伙说自己曾经奸杀过一位女孩，说的有鼻子有眼。他选择以牺牲自己的方式来验证这个人是不是凶手，他坐到小伙子对面用指甲划破了他的脸。
迪克森这一举动换来的是对方的一顿暴打。但他不顾疼痛的他回家把指甲内的皮肤取了出来，放进了小试管做好标记，拿去警局做DNA比对。新警长称赞了迪克森这次的个人行动，但令人遗憾的是通过DNA比对，酒馆中的那个男人并不是杀死安吉拉的真正凶手。警长告诉迪克森，在安吉拉死的时候这个人甚至都不在美国境内，并隐晦的说这个人是一个士兵，所谓奸杀女孩的事是发生在伊拉克，因为那里有沙漠.......是不是体现了现实的荒谬感....
迪克森将DNA比对的结果电话告知了女主并表示了遗憾，还说这个男人虽然没有犯这件杀人案，但一定犯了另一件，要不要跟他去收拾那个人......
故事的结局极具开放性，两个人拿着猎枪上路去找那个强奸犯，其实他们俩都知道自己在做一件又对又错的事情。就在这种疑惑之中，电影结束了。
后续故事的发展谁知道呢! 他们也许会成为了为名除害的英雄，也许成为了践踏法律的法外狂徒。电影中有句台词“愤怒会产生更大的愤怒”！但当愤怒不可抑制时，我们又该怎么办呢？也许导演就是想告诉我们法与情是永远无法求解的方程式！
