Durant els Jocs Olímpics de Munic de 1972, l'equip de periodistes esportius estatunidencs que cobrien els jocs es van veure de sobte obligats a cobrir la crisi dels ostatges dels atletes israelians segrestats per un grup terrorista. El tràgic succés que va transformar per sempre la cobertura informativa en els mitjans i que continua marcant la forma en què s'aborden les notícies actuals. 

La trama se centra en Geoff, un jove productor ambiciós que busca demostrar la seva capacitat davant el seu cap, l'icònic executiu de televisió Roone Arledge. Al costat de la traductora alemanya Marianne i el seu mentor Marvin Bader, Geoff es troba inesperadament a càrrec de la cobertura en directe. Davant el canvi brusc de tema i narrativa, amb terminis ajustats, rumors contradictoris i la vida dels ostatges en joc, Geoff ha de prendre decisions difícils i enfrontar els seus propis dilemes ètics.

Betty Elms (Naomi Watts), una jove aspirant a actriu, arriba a Los Angeles per a convertir-se en estrella de cinema i s'allotja a l'apartament de la seva tia. Allí coneix a l'enigmàtica Rita (Laura Harring), una dona que pateix amnèsia a causa d'un accident sofert en Mulholland Drive. Les dues juntes decideixen investigar qui és Rita i com va arribar fins allí.