L.A. Noire is een actiegame met een open spelwereld in het Los Angeles van 1947. Je kruipt in de huid van Cole Phelps; een beginnend rechercheur die zich binnen de politiemacht wil opwerken. Hiervoor moet je moorden oplossen, verdachten ondervragen en bewijsmateriaal vinden en interpreteren.
Je begint in L.A. Noire bij de verkeerspolitie, maar zal je moeten opwerken tot rechercheur. Bij het zoeken naar hints zijn de kleinste details het meest interessant, en bovendien zal je in L.A. Noire bij de verhoren goed op moeten letten. Kijkt de verdachte vaak naar deur? Tikt hij met zijn voet op de grond? Staan er tranen in zijn ogen? Dit soort details zeggen soms meer dan de woorden die uit zijn mond komen.
Om de sfeer er goed in te krijgen is de stad van L.A. Noire historisch accuraat, en heeft gamestudio Team Bondi zelfs een kostuumontwerper ingezet om de kleding zo nauwkeurig mogelijk te produceren. L.A. Noire heeft naast een hoofdverhaal ook extra missies. Deze zijn gebaseerd op krantenberichten van echte gebeurtenissen uit 1947.