Betty, una jove aspirant a actriu, arriba a Los Angeles per convertir-se en estrella de cinema i s'allotja a l'apartament de la seva tia. Allà coneix la Rita, una dona que pateix amnèsia a causa d'un accident a Mulholland Drive. Les dues juntes decideixen investigar qui és la Rita i com va arribar-hi.

Un tímid conserge es muda a una habitació, on una noia va intentar suïcidar-se llançant-se per la finestra. A mesura que passa el temps, el nou llogater comença a témer que els seus veïns intentin provocar-hi un estat de paranoia que l'indueixi també a saltar per la finestra.

La Carol Ledoux és una noia bella i reprimida de Bèlgica que viu amb la seva germana en un apartament de Londres. La Carol experimenta sentiments simultanis i contradictoris d’atracció i repulsió envers els homes; per això li resulta tan incòmoda la relació que manté la seva germana amb un home casat. Un drama psicològic angoixant i un autèntic descens als inferns d’una ment malalta i desequilibrada.

L'agent de l'FBI LaCrosse està investigant un perillós criminal sospitós de múltiples assassinats i que té segrestat el seu fill. Però l'FBI l'aparta del servei actiu fins que s'acabi la investigació. LaCrosse haurà d'afrontar molts riscos a l'hora de perseguir els dos sospitosos principals, fins i tot l'actitud hostil del xèrif local, més preocupat de la seva reelecció.