헐리웃 스타의 꿈을 안고 LA에 온 베티(나오미 왓츠)는 멀홀랜드 드라이브에서 일어난 자동차 사고로 이름조차 기억하지 못하는 리타(로라 해링)를 만나 그녀가 기억을 되찾을 수 있도록 도와준다. 베티의 적극적인 도움으로 단서를 찾아가던 리타는 한 카페의 여종업원 명찰에서 다이안이라는 이름을 보고 어떤 것을 떠올리게 된다. 베티는 이 이름이 분명 리타와 관계된 사람의 이름일 것이라 말하며 다이안이라는 인물을 찾기 시작한다. 마침내 다이안의 집을 찾아간 두 여인. 그러나 그들은 곧 상상을 초월하는 끔찍한 비밀을 발견하게 되는데...
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Naomi Watts
Betty Elms / Diane Selwyn
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Laura Harring
Rita / Camilla Rhodes
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Justin Theroux
Adam Kesher
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Ann Miller
Coco
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Robert Forster
Detective Harry McKnight
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Mark Pellegrino
Joe
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Brent Briscoe
Detective Neal Domgaard
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Dan Hedaya
Vincenzo Castigliane
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Angelo Badalamenti
Luigi Castigliani
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Lee Grant
Louise Bonner
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James Karen
Wally Brown
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Chad Everett
Jimmy Katz
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Melissa George
Camilla Rhodes
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Jeanne Bates
Irene
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Lori Heuring
Lorraine Kesher
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Michael J. Anderson
Mr. Roque
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Patrick Fischler
Dan
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Bonnie Aarons
Bum
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Geno Silva
Cookie Park Hotel Manager / Club Silencio M.C.
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Billy Ray Cyrus
Gene
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Vincent Castellanos
Ed
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Missy Crider
Waitress at Winkies (Diane / Betty)
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David Schroeder
Robert Smith
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Mo Gallini
Castigliane Limo Driver
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Charles Croughwell
Vacuum Man
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William Ostrander
2nd Assistant Director
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Brian Beacock
Backup Singer #1
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Johanna Stein
Woman in #12
