ロサンゼルスを見下ろす高台をはしる「マルホランド・ドライブ」で交通事故が発生。乗員はひとりのブルネット（ほぼ黒髪）の女（ローラ・ハリング）を除いて全員死亡した。女は闇の中に明るく浮かぶハリウッドの街に下りてゆく。そのころ、ブロンド（金髪）のベティ（ナオミ・ワッツ）はハリウッドで大女優になる、という夢をいだき、叔母で女優のルース（アン・ミラー）をたよって田舎から上京。ウキウキと間借りする部屋のバスルームのドアを開けると、黒髪の見知らぬ女がシャワーを浴びていた。女は「リタ」と名乗り、自動車事故に遭い記憶を失くしているという。リタの記憶を取り戻すためベティは手助けをするのだが……。