De zomer van 1969. Rick Dalton, een acteur op zijn retour, voelt aan dat zijn dagen als leading man in tv-westerns stilaan geteld zijn. Hij vindt troost bij zijn rechterhand en stuntman, Cliff Booth genaamd, die tevens zijn chauffeur en klusjesman is. Rick ziet met lede ogen aan hoe Hollywood een nieuw tijdperk ingaat, waarin het toeval wil dat Daltons huis zich vlak naast dat van de beroemde Poolse regisseur Roman Polanski en diens mooie vrouw Sharon Tate bevindt.

Het is kerstavond in Tinseltown. Prostituee Sin-Dee is weer aan het werk nadat ze een gevangenisstraf van 28 dagen heeft uitgezeten. Als ze hoort dat haar vriendje, die ook haar pooier is, ontrouw is geweest, probeert ze achter de waarheid van dit gerucht te komen. Vergezeld door collega prostituee Alexandra banen ze zich een weg door Los Angeles, waar ze in aanraking komen met verschillende subculturen. Waaronder een Armeens gezin dat zelf ook met ontrouw aan het worstelen is.

Parijs, 1971. Delphine en Carole ontmoeten elkaar. De boerendochter Delphine gaat naar de hoofdstad om carrière te maken en ziet zich al aan het hoofd van een eigen bedrijf, iets wat in die tijd ondenkbaar was. Carole, die samen is met Manuel, is een vrolijke en dynamische activiste. De ene is stil en gesloten maar weet dat ze van vrouwen houdt.

Jeffrey Tishop is één van de meest machtige en gewetenloze filmstudio-managers in Hollywood. Hij leeft een onaantastbaar leven, samen met zijn vrouw Elaine, ooit een scriptschrijfster, maar nu in de high society van Hollywood bewegend, op een plekje dat haar man voor haar beschikbaar heeft gesteld. Wanneer er een driehoeksrelatie ontstaat tussen Tishop, de hoofdactrice uit één van zijn films en diens filmechtgenoot. zijn de poppen aan het dansen.

Boy Wonder was ooit een successvolle regisseur, maar zijn succes verdween toen men geluid ging gebruiken bij films. Hij stortte zich op het maken van goedkope, illegale pornofilms bij hem thuis. Tijdens een bezoek van zijn producent sterft een pornoster aan een overdosis heroïne. De vriendin van de producent wil de rol van de gestorven actrice overnemen.

Een groep vrienden wordt volwassen in de asfaltwoestijn van de San Fernando Valley, onder het genot van een zinderende soundtrack en eindeloos drinken, drugs en seks.