Harry Lockhart, voleur en fuite, se retrouve accidentellement au beau milieu d'un casting de polar Hollywoodien. Afin de préparer au mieux son rôle, il fait équipe avec un détective privé sans foi ni loi et une comédienne en herbe.
En 1969, l'acteur de télévision Rick Dalton et son ami et doublure, le cascadeur Cliff Booth, sont totalement perdus dans une industrie du cinéma en pleine mutation. Ils ne comprennent plus cette Cité des anges qui assiste à l'émergence du mouvement hippie et à l'arrivée cauchemardesque du gourou Charles Manson...
Lou décide de se lancer dans la réalisation de vidéos. Il filme un homme blessé lors du vol de sa voiture et vends son film à une chaîne de télévision. Pour obtenir de meilleurs images, il modifie des scènes de crime, allant jusqu'à déplacer des cadavres.
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