Años setenta. Doc Sportello es un peculiar detective privado de Los Ángeles. Después de mucho tiempo sin verse, su ex, Shasta, una seductora "femme fatale", le pide ayuda debido a la desaparición de su amante, un magnate inmobiliario que pretendía devolverle a la sociedad todo lo que había expoliado. Sportello se ve enredado así en una una trama propia del cine negro...