ある真夜中、マルホランド・ドライブで車の衝突事故が発生。ただ独り助かった黒髪の女は、ハリウッドの街までなんとか辿り着き、留守宅へ忍び込む。すると、そこは有名女優ルースの家だった。そして、直後にやってきたルースの姪ベティに見つかってしまう。ベティは、とっさにリタと名乗ったこの女を叔母の友人と思い込むが、すぐに見知らぬ他人であることを知った。何も思い出せないと打ち明けるリタ。手掛かりは大金と謎の青い鍵が入った彼女のバッグ。ベティは同情と好奇心から、リタの記憶を取り戻す手助けを買って出るのだが…。

ハワイの水族館で働くヘンリー（アダム・サンドラー）は、ルーシー（ドリュー・バリモア）という女性に出会い、恋に落ちる。しかしルーシーは事故により1日しか記憶を保持できなかったため……。

マンハッタンの豪邸に住み、高級車を乗り回し、おまけにハンサム。完璧な人生を謳歌する出版界の若き実力者デヴィッド・エイムス。ジュリーという美しい恋人もいて、何不自由ないはずが、どこか物足りなさを感じていた。そんなある日、デヴィッドは親友の恋人ソフィアに一目惚れしてしまう。しかし、デヴィッドの心変わりを敏感に察したジュリーは、嫉妬に駆られて自ら運転する車でデヴィッドとともに崖に突っ込んでしまう。奇跡的に一命を取りとめたデヴィッドだったが、その顔は怪我のために見るも無惨に変わり果ててしまう。

結婚にも仕事にも行き詰まった平凡な会社員モーガン・サリバンはついに会社を辞め、刺激を求めてハイテク企業デジコープ社の産業スパイとなる。彼はジャック・サースビーという名と偽のIDを与えられ、早速ある企業のコンベンションに潜入、情報盗聴を開始する。モーガンはかつてないスリルとサスペンスに興奮を覚え、任務を成功させるたびに自信を付けていった。しかし同時に、激しい頭痛と奇妙な映像のフラッシュバックに度々見舞われるようになる。そんな時、謎めいた女性リタが現われ、モーガンに驚くべき事実を伝えるのだったが…。

犯罪心理分析医・ヘレンは、1年前に担当した精神異常者に命を狙われて以来、屋外恐怖症となり、閉じこもって生活していた。そんな折、実際に起きた殺人事件の手口を“コピー”した連続猟奇殺人事件が発生し、ヘレンは女刑事・モナハンと捜査に乗り出す。

第二次世界大戦中の1943年、フィラデルフィア港でアメリカ海軍によるある極秘実験が行われようとしていた。“フィラデルフィア計画”と呼ばれるその実験は、敵のレーダーから消え、味方の船を探知されないようにするというものであった。その実行役となった水兵のデビッドとジムが実験機械のスイッチを入れた途端、実験の舞台である駆逐艦エルドリッジはレーダーのみならず、実際に海上からも姿を消してしまった。艦はしばらくして再び出現したが、艦内では乗組員が大火傷を負ったり、艦の壁や甲板に身体がめりこんだりしており、デビッドとジムは姿を消してしまっていた。