1937年的洛山矶唐人街，警员杰克（杰克•尼科尔森JackNicholson饰）因不满这里的黑暗，辞职当起了私家侦探。这天，一个自称莫拉雷太太的女子请杰克调查丈夫的外遇，杰克欣然接受。杰克发现莫拉雷原来是当地水利总工程师，正在为兴建水坝问题和当地农民争执。随后有人给了杰克一些证明莫拉雷偷情的照片，隔天早上真正的莫拉雷太太却找上门来要求杰克停止调查莫拉雷。事情变得越来越迷离，杰克决心追查下去……

1937 年，一名自称伊芙琳·马尔雷 (Evelyn Mulwray) 的妇女聘请私家侦探杰克·吉蒂斯 (Jake Gittes) 追踪她的丈夫霍利斯 (Hollis)，她怀疑他不忠。霍利斯·马尔雷 (Hollis Mulwray) 是洛杉矶水电部的总工程师，他以安全为由拒绝修建新水坝。吉蒂斯在一位年轻女子的陪伴下拍摄了马尔雷的照片，这些照片出现在第二天的报纸上。

吉蒂斯后来遇到了真正的伊芙琳·马尔雷，后者威胁要起诉他。假伊芙琳利用他来抹黑墨尔雷。吉蒂斯调查了一个水库，并找到了他的老警察同事卢·埃斯科巴中尉。霍利斯的尸体在那里被发现，显然是淹死的。

吉蒂斯现在为伊芙琳工作，将马尔雷的死亡作为凶杀案进行调查。与此同时，虽然据说发生了干旱，但水库每天晚上都会放出大量的水。吉蒂斯受到水务局安全局长克劳德·马尔维希尔的警告，并遭到马尔维希尔的追随者的袭击。在他的办公室，吉蒂斯接到了假冒马尔雷夫人艾达·塞申斯的电话。她拒绝透露谁雇用了她，但告诉吉蒂斯查看当天的讣告。

吉蒂斯得知马尔雷曾经是伊芙琳富有的父亲诺亚·克罗斯的商业伙伴。在他的俱乐部，克罗斯提出，如果吉蒂斯寻找马尔雷失踪的情妇，他将支付双倍的费用。在记录大厅，吉蒂斯发现西北山谷的大部分地区最近发生了所有权变更。他参观了山谷中的一个橘子园，但遭到了土地所有者的袭击，他们认为他是水务局的特工，水务局正在破坏供水以迫使他们离开。

水务部门正在使土地干涸，以便可以便宜地购买土地，而马尔雷在发现该计划时被谋杀。山谷中的一些房产似乎是由一位最近去世的养老院居民购买的。吉蒂斯和伊芙琳虚张声势地闯入养老院，并证实其他房地产交易都是以不知情的居民的名义进行的。他们的访问被可疑的导演打断，他打电话给马尔维希尔。

逃离马尔维希尔和他的暴徒后，吉蒂斯和伊芙琳躲在伊芙琳的家里并睡在一起。吉蒂斯透露，当他在唐人街当警察时，他曾试图保护他所爱的女人免受伤害，但最终却让她受伤。晚上，伊芙琳接到一个电话，让她离开。在此之前，她警告吉蒂斯她的父亲很危险。吉蒂斯跟随伊芙琳来到一所房子，看到她正在安慰墨尔雷的情妇。他指责伊芙琳将这名女子扣为人质，但她声称这名女子是她的妹妹凯瑟琳。

第二天，一通匿名电话将吉蒂斯带到了艾达的公寓，并在那里发现了她的尸体。在那里等候的埃斯科瓦尔中尉说，在马尔雷的肺部发现了盐水，这表明他没有在淡水水库中淹死。埃斯科巴怀疑伊芙琳谋杀了他，并告诉吉蒂斯尽快把她带出来。在马尔雷宅邸，吉蒂斯发现伊芙琳不见了，仆人们正在收拾房子。在花园的咸水池塘里，他发现了一副眼镜。他向伊芙琳质问凯瑟琳，伊芙琳现在声称凯瑟琳是她的女儿。吉蒂斯对伊芙琳很暴力，直到她崩溃并透露凯瑟琳是她的妹妹和女儿。伊芙琳15岁时，她的父亲强奸了她，她逃到了墨西哥。这副眼镜不是马尔雷的，因为他没有戴双光眼镜。

吉蒂斯安排妇女们逃回墨西哥，并指示伊芙琳在唐人街她的管家家中与他见面。[注1]他召唤克罗斯到墨尔雷家来解决他们的交易。克罗斯计划将西北山谷并入洛杉矶市，然后对其进行灌溉和开发。双焦点眼镜实际上是克罗斯的，吉蒂斯指控他谋杀了马尔雷。克罗斯让马尔维希尔用枪指着吉蒂斯夺走了双光眼镜。然后吉蒂斯被迫开车送他们去唐人街，伊芙琳在那里等待。警察已经到达并拘留了吉蒂斯。当凯瑟琳进入伊芙琳的车时，克罗斯向凯瑟琳挺身而出，自称是她的祖父，并试图将她从伊芙琳身边带走。伊芙琳急于逃离克罗斯，向他的手臂开枪，并带着凯瑟琳开车离开。警察开枪，杀死了伊芙琳。克罗斯抓住凯瑟琳，把她从车里拉开。埃斯科瓦尔命令释放吉蒂斯，并让他回家。