Dix ans après la disparition d'une étudiante, une ancienne camarade de classe devenue réalisatrice veut lui consacrer un documentaire. Elle contacte pour cela un de leurs anciens professeurs. Les deux doutent de la culpabilité du père de la disparue...
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...
Don et Lina forment le couple star du cinéma muet à Hollywood. Quand le premier film parlant sort, tous deux doivent s’adapter et tournent leur premier film du genre. Si Don maîtrise l'exercice, la voix désagréable de Lina menace le duo. Kathy, une chanteuse, est engagée pour doubler la jeune femme mais celle-ci devient un obstacle entre Don et Lina, ce qui n'est pas du goût de cette dernière...
L'alcoolisme et divers traumatismes ont poussé l'acteur Jack Andrus dans un asile, pendant trois ans. À sa sortie, son ami, le réalisateur Maurice Kruger, l'invite à venir passer deux semaines à Rome, où il tourne son prochain film.
L’infatigable Cecilia Mangini est filmée dans son appartement, transformé en atelier où elle est en train de travailler, d’inventer un nouveau film avec des images tournées en 1965 au Viêt Nam, pendant la guerre, oubliées et retrouvées…