Petróleo sangriento se ubica a principios del siglo XX, cuando Daniel Plainview oye hablar de una pequeña ciudad de California donde se dice que un océano de petróleo fluye literalmente del suelo. Decide ir a probar fortuna y se muda con su hijo H.W a Little Boston. Es así como el minero se convierte en petrolero en una miserable ciudad donde cada uno lucha para sobrevivir y donde el único entretenimiento consiste en asistir a la iglesia dirigida por el carismático sacerdote Eli Sunday. Plainview y su hijo ven cómo la suerte les sonríe tras encontrar un rico yacimiento de petróleo en 1902 y es así como Daniel se convierte en un acaudalado magnate. Cuando, años después, intenta apoderarse de un nuevo yacimiento, tiene que enfrentarse al predicador Eli Sunday, uno de los dos gemelos cuya granja familiar es adquirida por Plainview para explotar el depósito de petróleo principal que se ubica en ella. Plainview es un hombre motivado que hará lo que sea necesario para lograr sus objetivos, trabaja duro pero tampoco duda en aprovecharse de quienes lo rodean si es necesario.
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