En la vibrante ciudad de Los Ángeles, un ladrón de poca monta llamado Harry Lockhart se ve envuelto en un emocionante enredo tras un inusual giro del destino. Mientras escapa de la policía, Harry accidentalmente se cuela en una audición para una película y, sorprendentemente, termina capturando la atención de un famoso director. Con la suerte echada, Harry es llevado a la ciudad de las estrellas para preparar su gran debut como actor.

Una inquietante odisea psicológica comienza cuando un saxofonista llamado Fred Madison despierta en medio de una pesadilla. Tras recibir extrañas cintas de video que muestran su vida desde una perspectiva externa, se sumerge en un torbellino de confusión y paranoia. Después de descubrir que su esposa, Renee, ha sido asesinada, Fred es acusado del crimen. A medida que su mundo se desmorona, se encuentra atrapado en un inquietante ciclo de identidad y destino.