Le détective privé inepte et accro au pot, Larry « Doc » Sportello, se balade dans le Los Angeles des années soixante-dix à la recherche d’argent facile, d’amour libre et de bon temps. Mais lorsque son ancienne petite amie disparaît, Doc s’attaque à son enquête la plus déroutante à ce jour et s’aventure dans les bas-fonds de la Cité des Anges afin de la retrouver.