Au début des années 70, Doc Sportello, un détective privé de Los Angeles, vit tranquillement au bord d'une plage et passe son temps à fumer des joints entre deux enquêtes. Alerté par Shasta Fay, son ancienne petite amie, il s'intéresse au cas de Mickey Wolfman, un milliardaire qui vient de disparaître. Son enquête l'amène à s'intéresser à une bande de motards violents et à de mystérieux projets immobiliers. Elle le met également en contact avec Christian "Bigfoot" Bjornsen, un policier qu'il connaît bien. Et qui déteste les hippies dans son genre...