Двуликий, злившийся на Кошку за ограбление, решает её снова поймать, для чего крадёт все её драгоценности, минирует её укрытие, а сам баррикадируется в музее Пингвина. Селина, конечно же, планирует снова украсть драгоценности и идет на матч-реванш с Дентом и его людьми. После своего поражения Харви сообщает Селине, что из украденного у неё, он оставил себе только половину, а вторую половину раздал своим людям, но Селина в итоге находит всю свою похищенную добычу.

Существует альтернативный конец игры, в котором Селина не приходит на помощь к Бэтмену, сбегая с награбленным из Аркхэм-Сити. Бэтмена находят и убивают люди Стрэйнджа, Джокер исцеляется, став бессмертным, и весь Готэм погружается в хаос. (На середине титров время «отматывается» назад, и игроку предоставляется возможность сделать правильный выбор, то есть прийти на помощь Бэтмену.)

Персонажи

• Бэтмен — Настоящее имя: Брюс Уэйн.
  Главный герой игры и основной играбельный персонаж, супергерой, защитник города Готэма. Борется с преступностью, лишившей его родителей. Владеет семейной компанией, максимально развит умственно и физически, мастер многих боевых искусств, дедукции, компьютеров, маскировки и скрытного перемещения. Имеет множество приспособлений для борьбы с преступностью, в том числе режим «Зрение детектива»; по ходу игры выучивает новые навыки и проводит улучшения костюма. Прибыл в Аркхэм-Сити для выражения протестов, но был захвачен наёмниками Стрэйнджа. Затем его отравил Джокер, и Тёмному Рыцарю пришлось сражаться и сотрудничать со многими злодеями, чтобы спасти себя и Готэм.
  Актёр озвучания — Кевин Конрой.
• Женщина-кошка — Настоящее имя: Селина Кайл.
  Антигероиня, так как является воровкой, но помогает Бэтмену. Играбельный персонаж, на которого отведено 4 часа от общего времени прохождения игры. Владеет когтями и плеткой, использует режим «Зрение вора». Имеет собственную технику ведения боя. В отличие от Бэтмена умирает от нескольких огнестрельных ран, но может забираться на самые высокие здания с помощью своих когтей. Приспособления: кнут, шипы и бола.
  Актриса озвучания — Грей Делайла.
• Робин — Настоящее имя: Тим Дрейк.
  Супергерой, напарник Бэтмена, третий Робин (после Найтвинга и Джэйсона Тода). В основной сюжетной компании появляется в одной кат-сцене на 3-4 минуты. После загрузки дополнения Robin Bundle становится полноценным игровым персонажем, но только в режиме испытаний. В бою использует чудо-бокен. Специализируется на взрывах, имеет режим «Зрение подрывника» и три вариации костюма. Приспособления: сюрикен и его управляемый вариант, взрывчатый гель, коготь, пуленепробиваемый щит, ослепляющая и дымовая граната. Также предполагался лук в качестве оружия, но этот предмет был вырезан. Наравне с Бэтменом является главным героем дополнительной кампании «Месть Харли Квинн».
  Актёр озвучания — Трой Бэйкер.
• Найтвинг — Настоящее имя: Ричард «Дик» Грейсон.
  Становится четвёртым играбельным персонажем в режимах испытаний после загрузки дополнения Nightwing Bundle. Супергерой и периодический напарник Бэтмена. Был первым Робином, позднее покинул дуэт из-за разногласий с Брюсом, однако не перестал быть супергероем, а лишь придумал себе новый образ, костюм и оружие. Будучи подготовлен Бэтменом как свой преемник, владеет всеми теми же навыками, что и Тёмный Рыцарь. Имеет уникальный боевой стиль, режим «Зрение блюстителя», владеет двумя жезлами Экскрима для ближнего боя. Приспособления: вингдинг, коготь, бросок жезлами Экскрима, электроимпульс, наручный дротик, деструктор и тросомет.
  Актёр озвучания — Куинтон Флинн.
• Джокер — Настоящее имя: неизвестно.
  Злодей, главный враг Бэтмена и один из главных антагонистов игры. После событий «Batman: Arkham Asylum», от передозировки «Титаном» болен, что постепенно разрушает его организм (это заметно сказывается на внешнем виде клоуна). В игре завладел частью района Аркхэм-Сити, где диктует свои порядки, но по состоянию здоровья в основном всем заправляет его помощница, Харли Квинн. Некоторое время помогал Бэтмену в поисках лекарства, но затем обманул его, и попытался убить. Был в сговоре с Ра`с Аль Гулом и Хьюго Стрейнджем. Тем не менее, Джокер не сделал ни единой попытки помочь им, когда Бэтмен настиг их. Захватил в плен дочь Ра’с аль Гула, Талию, и попытался получить у Бэтмена лекарство, предварительно убив героя с помощью Глинноликого. Но Бэтмену удается победить его. Джокер случайно разбивает колбу, и окончательно умирает
  Актёр озвучания Марк Хэмилл. На своём твиттер-аккаунте Хэмилл поместил запись, в которой он подтвердил, что «Batman: Arkham City» — это последний проект, в котором актёр будет озвучивать Джокера.
• Двуликий — Настоящее имя: Харви Дент.
  Был окружным прокурором и союзником Бэтмена до тех пор, пока во время одного из судебных заседаний преступник не изувечил его, облив лицо кислотой. Последствием травмы стало раздвоение личности и ненависть к Бэтмену. Так же, как и Джокер, владеет частью Аркхэм-Сити, активно вербует в свою банду отморозков из Аркхэма и Блэкгейт. Несмотря на слова разработчиков о том что Двуликий будет играть большую роль в сюжете, Дент имеет в игре очень маленькую роль, и появляется всего два раза.
  Актёр озвучания — Трой Бэйкер.
• Пингвин — Настоящее имя: Освальд Честерфилд Кобблпот.
  Выходец из богатой семьи, ещё один из главных воротил Аркхэм-Сити, базируется в городском музее и на прилегающей к нему территории. В отличие от оригинальной версии, в которой высшее общество отвергло Освальда из-за его внешности, в Arkham City он объясняет причину своего нынешнего положения следствием разорения его семьи компанией Уэйнов. Использовал в своих целях Соломона Гранди и оружие Мистера Фриза. После того, как Пингвин был побеждён, его территория была захвачена Двуликим и его бандой. А остатки людей Пингвина сами присоединились к Джокеру и Двуликому.
  Актёр озвучания — Нолан Норт.
• Глиноликий — Настоящее имя: Базиль Карло.
  Актёр, превратил себя в существо, состоящее из глины. Он вступил в союз с Джокером и помогал ему обманывать Тёмного Рыцаря, приняв облик клоуна, т.к. по его словам это "лучшая роль в мире." В конце сразился с ним, но был побеждён криогенными гранатами Мистера Фриза и сброшен в источник.
  Актёр озвучания — Рик Д. Вассерман
• Харли Квинн — Настоящее имя: Харлин Квинзель.
  Бывший психиатр Клиники Аркхэм, лечила Джокера, но влюбилась в него и помогла сбежать, а в дальнейшем стала его правой рукой. По сюжету комикса-приквела Arkham City, помогает Джокеру сбежать из-под охраны. В игре появляется чаще клоуна, выполняя все его поручения. Превосходная гимнастка и мастер в обращении со многими видами оружия, но в основном посылает сражаться за себя подручных. В комнате на заводе можно найти старый костюм Харли и тест на беременность с положительными показаниями; это означает, что Харли, возможно, беременна от Джокера. Стала главной злодейкой в загружаемом дополнение «Harley Quinn’s Revenge», в котором психопатка решит отомстить за смерть своего любимого.
  Актриса озвучания — Тара Стронг, заменившая в этой роли Арлин Соркин, которая озвучивала Харли в Arkham Asylum (а также во всех других играх и мультфильмах).
• Хьюго Стрэйндж — старший психиатр проекта Аркхэм Сити, один из главных антагонистов игры. Глава отряда безопасности «Тигр», который охраняет периметр Аркхэм Сити, а также охотится на Тёмного Рыцаря. Знает настоящее имя Бэтмена. Сотрудничал с Джокером, Пингвином, Двуликим и многими другими супер-злодеями, натравливая их друг на друга и на Бэтмена. Параллельно работал на Ра’с аль Гула и был убит им же, так как, по словам лидера «Лиги Теней», ничем не отличался от собранных им в Аркхэм-Сити злодеев.
  Актёр озвучания — Кори Бёртон.
• Загадочник — Злодей, Настоящее имя: Эдвард Нэштон (он же Эдвард Нигма).
  Одержим идеей заработать славу величайшего преступного гения, для чего соревнуется в интеллекте с Бэтменом, оставляя для него загадки, ребусы и головоломки по всему Аркхэм-Сити. Физически в игре появляется только после разрешения большинства загадок и нахождения трофеев, а во время остальной игры его можно слышать через радио-передатчик и наблюдать с помощью проекторов. Имеет шпионов в бандах Джокера, Двуликого и Пингвина.
  Актёр озвучания — Уолли Уингерт.
• Мистер Фриз — Настоящее имя: Виктор Фриз.
  Злодей, использующий в своих преступлениях криогенные технологии. В игре Фриз был пленён Пингвином, который использовал его ружьё как собственное оружие. Бэтмен выручил учёного из плена, а Виктор в благодарность помог ему найти противоядие от «Титана» и снабдил Бэтмена замораживающими гранатами.
  Актёр озвучания — Морис Ламарш.
• Ядовитый Плющ — злодейка, умеющая управлять растениями. После принятия дозы «Титана» её способности стали ещё сильнее. Встретить Ядовитый Плющ лично, можно лишь играя за Женщину-Кошку.
  Актриса озвучания — Тася Валенца.
• Убийца Крок — злодей, родившийся с редким заболеванием кожи, из-за чего внешне напоминает крокодила. Он обладает суперсилой и иммунитетом к токсинам. Имеет крайнюю агрессивность и ненависть ко всему миру, и к Бэтмену особенно. Встречается два раза за игру в качестве «пасхального яйца»: в канализации Аркхэм Сити, и во время битвы Бэтмена с Пингвином.
  Актёр озвучания — Стив Блум.
• Пугало — злодей, бывший психиатр Джонатан Крейн. Создатель особого токсина, который заставляет его жертв видеть свои «ожившие» кошмары. Сканируя частоты, можно услышать радиостанцию, передающую некие цифры. Если правильно подобрать шифр, то получится сообщение, что Пугало вернется, чтобы отомстить Бэтмену. Кроме того в игре можно найти маску злодея. Также в доках на барже можно найти тайное убежище Пугала, в котором содержится полу-мёртвая жертва. Само существование тайного убежища, является тонким намёком на то, что Пугало всё же выжил после нападения Крока в первой части, и как и другие преступники-суперзлодеи, был доставлен в Аркхэм-Сити. Как персонаж он в игре не появляется.
• Альфред Пенниуорт — дворецкий Брюса Уэйна, помогает информацией по радиосвязи, а также высылает Брюсу необходимое оборудование.
  Актёр озвучания — Мартин Джарвис.
• Оракул — Настоящее имя: Барбара Гордон.
  Дочь комиссара Гордона, в прошлом была Бэтгёрл, пока пуля в позвоночник, полученная от Джокера, не приковала её к инвалидному креслу. Превосходный хакер, время от времени, как и Альфред, будет помогать герою по радиосвязи.
  Актриса озвучания — Кимберли Брукс.
• Отряд «Тигр» — вооруженные охранники Аркхэма, подручные Хьюго Стрэйнджа. Охотятся на Бэтмена.
• Джеймс Гордон — комиссар полиции Готэма и отец Барбары. Появляется только в конце игры, спрашивает у Бэтмена о смерти Джокера.
  Актёр озвучания — Дэвид Кэй, заменивший Тома Кэйна.
• Бэйн — Настоящее имя: неизвестно. Преступник, подвергнувшийся воздействию стероида «Веном» и обредший суперсилу. В игре, станет временным союзником Бэтмена, помогая ему уничтожать канистры токсина «Титан» и сражаться с бойцами отряда «Тигр».
  Актёр озвучания — Фред Татасиор.
• Ра’с аль Гул — злодей, являющийся бессмертным безумцем и главой могущественной организации «Лига убийц». Является фактически главным антагонистом игры — именно Ра’с Аль Гул стоял за всеми действиями доктора Стрэйнджа и являлся автором идеи «Протокола 10». После взрыва башни Стрэйнджа упал на ограду из железных кольев и видимо погиб. Но если после этого пойти на место его гибели, то можно увидеть, что тело исчезло, а рядом в землю воткнут меч члена Лиги убийц.
  Актёр озвучания — Ди Брэдли Бейкер.
• Талия аль Гул — дочь Ра’с аль Гул. Влюблена в Бэтмена. Убита Джокером в конце игры. Перед смертью отдала возлюбленному противоядие, способное спасти ему жизнь.
  Актриса озвучания — Стана Катич.
• Соломон Гранди — злодей-зомби, настоящее имя Сайрус Голд. В игре был случайно найден Пингвином, который использовал его как козырь в схватке с Бэтменом.
  Актёр озвучания — Фред Татасиор.
• Квинси Шарп — Бывший старший надзиратель психиатрической лечебницы Аркхэм. После поимки Джокера обрёл огромную популярность и смог стать мэром Готэма. Очень амбициозен и в то же время труслив, что позволило доктору Стрэйнджу без труда манипулировать им и убедить отвести часть Готэма под Аркхэм-Сити. Считает, что в его тело вселился дух Амадея Аркхэма, основателя лечебницы, и его долг продолжить начатое им дело. В игре его чуть не забивают преступники, но Бэтмен спасает его, после чего допрашивает.
  Актёр озвучания — Том Кэйн.
• Дэдшот — наёмный убийца, мастерски владеющий всеми видами огнестрельного оружия. Работает на доктора Стрэйнджа. Убивает заключённых по списку, в котором есть и Брюс Уэйн, и Бэтмен. Дэдшота можно увидеть, правда без костюма, ещё до попадания в тюрьму. Именно он не даёт Брюсу Уэйну пройти в приемнике и говорит: «Брюс Уэйн? Ты в моём списке…БАХ!!!». Бэтмен обезвреживает его и запирает в вагоне монорельса около музея..
  Актёр озвучания — Крикс Кокс.
• Виктор Зсасз — злодей, является серийным убийцей, чаще всего убивающим ножом. После каждого убийства оставляет на своём теле шрам в память о каждой жертве. Со времён первой встречи с Тёмным Рыцарем приберегает местечко для его шрама. В игре пленил несколько человек и играл с Бэтменом, убивая кого-то из них в случае победы. Был найден и обезврежен Бэтменом.
  Актёр озвучания — Дэнни Джейкобс.
• Безумный Шляпник — злодей, настоящее имя — Джервис Тэтч, был вдохновлен на преступление благодаря книге «Приключения Алисы в Стране Чудес». Создал чипы, подавляющие волю человека, позволяя тем самым психопату ими управлять. Похитил Бэтмена и использовал для сражения с ним людей Джокера, которых также контролировал с помощью своих микрочипов.
  Актёр озвучание — Питер Макникол.
• Макси Зевс — злодей, был бывшим учителем истории, пока он не стал безумцем с навязчивой идеей по поводу греческой мифологии. В игре встречается лишь в качестве упоминания и одной из загадок Загадочника.
• Чёрная Маска — злодей, настоящее имя: Роман Сионис. Был бизнесменом, но потом сошёл с ума и стал Чёрной Маской. В игре появился в эпизодической роли. В начале игры (когда Брюс Уэйн появился в Аркхэм-сити) можно увидеть стычку Чёрной Маски с охранниками. Сионис угрожал им стулом, и требовал Стрэйнджа, но его оглушили электрошокером и начали избивать. Больше он в сюжетной линии Бэтмена не появлялся. Но Чёрная Маска является боссом в режиме Испытания за Робина.
  Актёр озвучания — Нолан Норт.
• Хаш — злодей, бывший пластический хирург и бывший друг Брюса Уэйна. Убивал заключённых Аркхэм-Сити, забинтовывал им лица, из-за чего сперва он был известен как «Похититель лиц».
  Актёр озвучания — Кевин Конрой.
• Азраил — Настоящее имя: неизвестно, предположительно Майкл Лэйн. Готэмский линчеватель преступников, одетый наподобие тамплиерского рыцаря. Потом он рассказывает, что является членом тайного ордена Святого Дюма. Далее передает сообщение о пророчестве, в котором говорится, что Бэтмен — воин, который будет закрывать врата ада, что Готэм будет гореть и Бэтмен в том числе. После чего, несмотря на неверие Бэтмена в пророчества, говорит, что они ещё увидятся.
  Актёр озвучания — Хари Пэйтон.
• Календарный человек — Настоящее имя: Джулиан Грегори Дэй. Психопат, помешанный на датах, все свои преступления совершает ориентированно на какие-либо знаменательные даты или праздники. В то время, как все преступники гуляют на свободе, остается в своей камере в подвале здания суда Аркхэм-Сити. По видимому может выходить из камеры, так как при выполнении определённых условий будет зачёркивать даты на календаре который находится снаружи камеры. Может сбежать оставив подвешенный труп бандита Двуликого.
  Актёр озвучания — Морис Ламарш.
• Вики Вэйл — Репортёр, пытавшаяся выяснить, что происходит в Аркхэм-Сити, но ставшая его невольной пленницей после того, как бойцы Джокера сбили её вертолёт. Спасена Бэтменом от заключённых.
  Актриса озвучания — Кари Вальгрен.
• Джек Райдер — Репортёр, один из оказавших в Аркхэм-Сити политических заключённых. Спасён Бэтменом от заключённых. Впоследствии — от Дедшота.
  Актёр озвучания — Джеймс Хоран.