NYCC上的一份名单显示，2018年中，华纳兄弟将与“爆炸头武士”(日本漫画家冈崎能士)合作创作蝙蝠侠的新动画电影《忍者蝙蝠侠》。蝙蝠侠、小丑、哈莉·奎茵、罗宾等齐齐穿越到了日本战国时代，小丑及他的邪恶盟友们想要更改这个国家的历史走向，蝙蝠侠必须出面，阻止这一切。
在阿卡姆疯人院与大猩猩格鲁德战斗时，蝙蝠侠被格鲁德的地震引擎时间位移机困住并被送往封建日本。在那里，他被为小丑工作的武士追赶。在逃跑过程中，蝙蝠侠遇到了猫女，猫女透露，由于蝙蝠侠位于受地震引擎影响的最外围区域，其他人都提前两年到达了。他从她那里得知，哥谭市的头号罪犯都在欺骗战国大名后成为了领主。 ，互相争斗，直到只剩下一个状态。为了阻止恶棍改变历史，蝙蝠侠和猫女必须到达阿卡姆城堡（以前的疯人院）的地震引擎。
蝙蝠侠发现阿尔弗雷德·潘尼沃斯也已成为过去，并在江户外建造了一个蝙蝠洞。当小丑的军队伏击藏身处时，蝙蝠侠驾驶着他的蝙蝠车冲向阿卡姆城堡，阿卡姆城堡变成了机器人堡垒。就在蝙蝠侠与小丑对峙时，他被迫离开并拯救下面被机器人的手压碎的母亲和孩子。他将他的蝙蝠自行车变成了装甲服，以击败相扑 祸根并阻止机器人手，却发现母亲是伪装的哈莉·奎恩。当蝙蝠侠被小丑的爪牙包围时，他突然被飞弹蝙蝠族艾安领导的忍者带走。
蝙蝠侠得知蝙蝠族在夜翼、红头罩、红罗宾和罗宾抵达后帮助了他们，并且蝙蝠族遵循了外国蝙蝠忍者恢复土地秩序的预言。罗宾向蝙蝠侠发出格鲁德的邀请，邀请他去附近的温泉泡温泉。在那里，格鲁德解释说，他打算把恶棍们送到很远的地方，这样他就可以把哥谭据为己有，但蝙蝠侠的干涉却把他们全部送到了封建日本。蝙蝠侠和格鲁德同意共同努力返回哥谭。蝙蝠侠、格鲁德、猫女、蝙蝠家族和蝙蝠氏族在河边与小丑和他的军队作战。
他们击败了小丑和哈雷，但格鲁德转而攻击蝙蝠侠，透露了他与双面人的联盟，然后小丑和哈雷逃脱并炸毁了自己的船，将蝙蝠侠一起击落。从哈雷手中夺取了一个电力转换器后，猫女试图与格罗德讨价还价，将她带回哥谭。然而，他们需要从企鹅、毒藤女和丧钟那里获得其他电源转换器才能完成地震引擎。两天后，蝙蝠侠伤势痊愈，并鼓励蝙蝠家族学习忍者击败格鲁德的方法。
红头罩找到了小丑和哈雷，但蝙蝠侠发现他们在爆炸中失去了记忆，过着农民的生活。一个月后，反派们调动城堡机器人前往“地狱之地”进行战斗。蝙蝠侠带领蝙蝠家族和蝙蝠氏族投入战场。击败其他恶棍后，格鲁德将他们置于精神控制之下，意图自己统治国家。然而，小丑和哈利从上方撞毁了他的队伍，从格罗德手中夺回了他们的城堡。在小丑将所有城堡合并成超级机器人小丑勋爵之前，蝙蝠家族拯救了猫女和格鲁德。
受伤的格鲁德将他的猴子大军的控制权交给了蝙蝠侠：罗宾使他们能够合并成一只巨大的武士猴子来对抗小丑的机器人。然后，武士猴与一群蝙蝠结合形成蝙蝠神，击败小丑勋爵，然后蝙蝠家族冲进城堡与恶棍战斗。小丑向蝙蝠侠透露，作为农民，他和哈利种植了特殊的花朵，开花后恢复了他们的记忆。随着城堡的倒塌，蝙蝠侠和小丑展开了一场剑战。蝙蝠侠利用他的忍术击败了小丑。随着小丑和恶棍被击败，蝙蝠家族开始致力于将封建日本恢复到原来的状态，蝙蝠家族将恶棍带回了现代。
在片尾彩蛋的场景中，猫女将城堡机器人中的武器和家具出售给古董店，而布鲁斯则骑着马拉的蝙蝠车去参加市长举办的派对。