Rita (la brune) est victime d’un accident de voiture sur Mulholland Drive. Amnésique, elle trouve refuge dans un appartement vide. Betty (la blonde) est une jeune actrice qui débarque à Hollywood, des étoiles plein les yeux, pour percer au cinéma. Elle vient s’installer dans l’appartement où se cache Rita. Intriguée par cette rencontre, littéralement sous le charme, elle lui propose de l’aider à retrouver son identité. Entre l’enquête liée à ce mystère et l’essor de sa carrière d’actrice, on assiste à la naissance de l’amour qui l’unira à Rita, jusqu’à ce que...