Rita , une jeune femme, a un accident de voiture sur Mulholland drive, à Hollywood. Elle en réchappe mais perd la mémoire. Peu de temps après, elle rencontre Betty Elms, une actrice fraîchement débarquée de son Australie natale. Les deux femmes deviennent amies et, soutenue par Betty, Rita tentera de retrouver son identité.

Ce n'est pas simplement la mémoire qu'il faut retrouver, c'est aussi la vérité. Entre les deux femmes, une histoire d'amour commence.... avant ou après l'accident, on ne sait pas encore.