Une jeune fille débarque à Los Angeles. Son rêve est de devenir mannequin. Son ascension fulgurante, sa beauté et sa pureté suscitent jalousies et convoitises. Certaines filles s'inclinent devant elle, d'autres sont prêtes à tout pour lui voler sa beauté.

L'ex-petite amie du détective privé Doc Sportello surgit un beau jour, en lui racontant qu'elle est tombée amoureuse d'un promoteur immobilier milliardaire : elle craint que l'épouse de ce dernier et son amant ne conspirent tous les deux pour faire interner le milliardaire… Mais ce n'est pas si simple…C'est la toute fin des psychédéliques années 60, et la paranoïa règne en maître. Doc sait bien...