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Fin des années 1930, début des années 1940. Le vagabond Frank Chambers (John Garfield) se fait engager en tant que mécano-pompiste à une station essence le long de la côte en Californie (il y est déposé, après avoir fait du stop, par le voisin, qui est procureur). Son nouveau patron, Nick (Cecil Kellaway), un homme affable dans la cinquantaine, y est également propriétaire d'un restaurant-bar qui accueille les voyageurs de passage. Il est marié à la très belle et très jeune Cora (Lana Turner), qui semble ne pas travailler beaucoup et qui est cependant très ambitieuse.
Pendant la prohibition aux États-Unis, Tom Reagan (Gabriel Byrne) est le bras droit et meilleur ami de Leo O'Bannion (Albert Finney), parrain de la mafia irlandaise et maître de la ville.
Dave Robicheaux, ancien inspecteur à la police criminelle de La Nouvelle-Orléans, vit dans les bayous avec sa femme Annie. Il s’est reconverti dans la vente d’articles de pêche après des déboires dus à l’alcool. Lors d’une sortie de plongée, un avion de tourisme s’abîme dans le lac Pontchartrain non loin de leur bateau. Dave plonge aussitôt pour porter secours à d’éventuels survivants et parvient à ramener une fillette à la surface.
La scène d’ouverture présente le cadavre d’un homme assassiné qui flotte sur le ventre, dans une piscine. Un narrateur explique que l’homme était un scénariste raté. Commence alors un flashback, tandis que le narrateur, un certain Joe Gillis (William Holden), criblé de dettes, décrit sa tentative de fuir deux huissiers venus le trouver pour saisir son automobile. Au cours d’une course-poursuite sur Sunset Boulevard, Gillis crève un pneu et parvient presque par hasard, comme un tour de force du destin, à les semer en parquant son véhicule dans une allée privée. Il le gare dans le garage d’une villa qui semble abandonnée, mais une voix de femme l’appelle et un domestique allemand, Max (Erich von Stroheim), le fait entrer. La propriétaire, une vieille femme, le prend pour un croque-mort venu livrer un cercueil pour son chimpanzé mort. Gillis reconnaît Norma Desmond (Gloria Swanson), une vieille gloire du cinéma muet tombée dans l’oubli. Apprenant qu’il est scénariste, elle lui propose de l’employer pour mettre en forme un scénario sur Salomé, qu’elle a l’intention d’incarner pour son retour. Gillis saisit cette chance de gagner de l’argent.
Le corps d'une jeune femme assassinée est retrouvé sur la rive d'un lac d'une petite ville du Nord de l'Italie. Le commissaire Sanzio est chargé de mener l'enquête. Confronté à toute une série de personnages qui ont connu la victime, il va devoir démêler les fils qui reliaient affectivement les uns et les autres à cette belle fille, sportive, passionnée et pourtant porteuse d'un secret tragique.
À Chicago, Frankie Machine revient dans son quartier après un séjour dans un centre de désintoxication. Là-bas il y a appris la batterie où un ami lui annonça qu'il avait un don pour les percussions. Enthousiasmé, il va tenter de contacter un impresario pour devenir batteur, ce que sa femme Zosh, dans un fauteuil roulant depuis un accident de voiture, ne souhaite pas afin que Frankie reste auprès d'elle ; malheureusement, d'anciennes mauvaises fréquentations reviennent vers lui et le font rapidement replonger dans la drogue. Frankie est alors tiraillé entre les dealers envers qui il a des dettes et doit pour rembourser être donneur au poker pendant de longues veillées, sa femme qui sent que Frankie ne se soucie plus d'elle et qu'il va la quitter, et son amie Molly qui tente de le sortir de la drogue…
Ann Hamilton, jeune femme passionnée de sciences, plutôt "garçon manqué" collabore avec son père et semble vouée au célibat. Mais elle rencontre un célèbre inventeur, Alan Garroway. Séduite, elle l'épouse et le couple part à Washington. La jeune femme découvre la haute société où elle se trouve d'abord très mal à l'aise et provinciale. Puis elle s'adapte avec brio. Elle apprend fortuitement l'existence du frère d'Alan que celui-ci hait et présente comme un voyou. Tout ce qui évoque Michael Garroway, un recueil de poèmes, une mélodie, un chien, un fougueux étalon provoque la colère et la violence d'Alan. Lors d'un séjour à San Francisco Ann va tenter de percer le mystère des deux frères et risquer sa vie pour le comprendre.
Dans un zoo de la ville, Irena Dubrovna (Simone Simon), une créatrice de mode née en Serbie, fait des esquisses d'une panthère noire. Elle attire l'attention d'Oliver Reed (Kent Smith), un architecte américain travaillant dans la construction navale. Finalement Irena l'invite chez elle pour boire un thé. Alors qu'ils s'éloignent, un des brouillons qu'Irena a laissé tomber nous montre une panthère empalée sur une épée.
Brendan Frye est un élève du lycée de San Clemente, une ville du sud de la Californie. Il reçoit un coup de fil de son ex-petite amie, Emily, terrifiée et en larmes, le suppliant de l'aider. Lorsqu'elle voit une Ford Mustang, elle se met à paniquer et raccroche. La personne au volant jette un mégot de cigarette qui porte une flèche bleue. Elle disparait peu après. Il va alors rencontrer Brain, un autre lycéen solitaire, qui lui révèle qu'elle s'était rapprochée de Laura, une camarade venant d'une famille aisée. Puis qu'elle s'était mise à dealer. Il fracture le casier scolaire d'Emily, et une photo à l'intérieur le mène vers Kara, une camarade de classe. Il remonte la piste qui le mène à Laura, qui à son tour le dirige vers des usagers de drogues qu'Emily fréquente. Il rencontre Dode, qui lui explique qu'Emily est maintenant avec lui et qu'elle ne veut plus de son aide.
Richard et Katherine Mason semblent former un couple heureux. En réalité, Richard est amoureux d'Evelyn, la plus jeune sœur de son épouse. Quand cette dernière découvre leur secret et déclare ne pas vouloir divorcer, Richard imagine alors une machination afin de s'en débarrasser.
En 1940 à Fort-de-France en Martinique, durant l'administration vichyste, le patron-pêcheur Harry loue son bateau à de riches touristes américains pour des parties de pêche en haute mer. Un jour, Harry est confronté à un client mauvais payeur, Johnson, grâce à qui il va faire la connaissance d'une charmante américaine, Marie. Avec elle, il va être entraîné dans des affaires politiques aux côtés de la résistance française et face à la police de Vichy.
Cody est un criminel psychopathe. Il se fait arrêté pour un délit mineur. Il est enfermé avec un codétenu, "Vic Pardo", qui est en réalité un policier, Hank Fallon, chargé de le mettre en confiance pour ensuite infiltrer la bande de Cody. Ils arrivent à s'échapper et commencent un nouveau forfait dans une usine chimique. La police, prévenue par Vic, parvient à arrêter la bande. Cody est poursuivi et meurt en provoquant une explosion dantesque.
À Iverstone, une nuit de 1928, la jeune Martha Ivers fugue avec son ami Sam Masterson pour échapper à la tyrannie de sa riche tante, Mrs Ivers. La police les retrouve et ramène Martha chez sa tante, qui recevait la visite du cupide précepteur de la jeune fille, Mr O'Neil et du fils de celui-ci, Walter, un garçon peureux du même âge que Martha.