貝蒂在姨媽的房子裏發現了一個陌生的女人，她的身上帶著大量的現金和一把藍色的鑰匙。女子自稱麗塔。其實這並不是她的名字。她已經完全失憶，不記得自己是誰，也不知道到底發生了什麼事。貝蒂的姨媽建議她通知警察，她卻決定幫助這個陌生的女子弄明白事情的真相。
在一家餐館裏，麗塔記起來“穆赫蘭道”這個詞，並且看到餐廳服務員的胸牌上寫著的“戴安”後，想起了自己好像叫“戴安”這個名字。根據僅有的線索，貝蒂和麗塔找到了“戴安”租住在穆赫蘭道街區的公寓。當她們從窗戶進入房間後，吃驚地發現公寓的床上躺著一具腐爛的女屍。貝蒂帶著驚慌失措的麗塔馬上離開了現場，同時也被麗塔嬌柔、美麗的樣子所誘惑。
兩人發生同性之愛後，麗塔在夢中一直喊著一個西班牙詞語：silencio（沉寂）。根據這個線索，貝蒂和麗塔來到了一個名叫“silencio”的劇場。正在進行的表演離奇而怪異，演員的造型和化妝也讓貝蒂和麗塔兩人驚恐不已。
表演結束後，她們發現了一個藍色的盒子。盒子上有一個孔，孔的形狀和麗塔那把鑰匙的形狀非常相像。回到家中，麗塔找到了那把藍色的鑰匙，並且順利地打開了盒子，卻驚奇地發現貝蒂不見了。
段落四：
在好萊塢的辦公室裏，一群各懷鬼胎的人正在開會。代表幕後黑手的魯奇和卡斯格林兄弟正在向導演亞當和他的經紀人羅伯特施壓。因為他們想要啟用一個內定的女演員，導演亞當卻堅決不同意。會議沒能讓雙方達成一致，心中充滿憤懣的亞當在離去前砸壞了魯奇的車。接下來，亞當開始遭遇電影幕後黑手的迫害和威脅。
亞當駕車回到家中，發現自己的妻子正在和一個清潔工偷情，兩人還將亞當趕出了家門；租住在旅館裏的亞當，被老板通知信用卡凍結，無法結賬；半夜，亞當去見了一個牛仔形象的幕後黑手，受到他的威脅和恐嚇……無奈之下，亞當回到了片場，按照魯奇的意思選用了那個內定的女演員卡米拉。
直到警察敲響了戴安家的門，我們才發現，剛剛發生的一切都是戴安的夢境。現實的情況是這樣的：
戴安（夢裏的貝蒂）在加拿大由姨媽撫養長大。她的姨媽曾經是好萊塢紅極一時的演員，受到姨媽的影響，她隻身來到了洛杉磯，開始闖蕩演藝圈。像所有去好萊塢追尋夢想的演員一樣，她住在簡陋的房子裏，每天到不同的劇組參加試鏡，期待有朝一日能夠幸運地被導演看中，走上風光無限的星光大道。
不久之後，戴安再次參加試鏡，可惜她還是落選了。一個名叫卡米拉的女子得到了這個角色，並且一夜成名。後來，戴安和卡米拉成為好朋友，並在卡米拉的幫助下，得到了電影中的小角色。朝夕相處之間，戴安和卡米拉成為了同性的情人。比起戴安對這段關係的癡情，卡米拉似乎並不十分在意戴安。
不久後，在另一部新電影中，卡米拉和導演亞當一見鍾情，卡米拉成為亞當的女友，並且順理成章地成為電影的女主角。內心妒火中燒的戴安無法接受卡米拉和亞當的關係，於是和卡米拉大吵了一架。傷痛欲絕的戴安獨自在家中哭泣，卻接到了卡米拉打來的電話。卡米拉把戴安接到了亞當的家，並且向所有人宣布：他們即將結婚了。一再隱忍的戴安終於崩潰。
由愛生恨之後，戴安選擇了毀滅。她花錢雇了一個殺手，讓他殺掉卡米拉。殺手給了她一把藍色的鑰匙，讓她到時候去找餐廳後麵的乞丐，他會拿出證明卡米拉已死的信物。戴安找到了乞丐，拿到了一個藍色的盒子。盒子上麵有一個鑰匙孔，似乎正好可以用她手上的鑰匙打開。
驚慌失措的戴安不敢相信卡米拉已死的事實，慌慌張張地跑回家中。回到家後，戴安躺在床上做了一個很長很長的夢，夢境的內容就是之前敘述的四個段落。醒來後，戴安想著自己的所作所為，精神上徹底崩潰了。她打開了盒子，看見姨媽和姨父從盒子裏麵跳出來，表情凶惡地追趕著自己。戴安逃到了床邊，從抽屜裏掏出了一把手槍，自殺身亡。
影片賞析
噩夢，很多人都做過。當一個人的生活經曆越多，體驗過愛與背叛、傷害與悔恨、嫉妒與瘋狂之後，在噩夢中把自己嚇醒也不是一件罕見的事。如果有人能夠將夢中的一切清晰地記錄下來，已經是非常了不起了，如今竟然有人將可怖的夢魘用畫麵真實地呈現出來，讓觀看的人經曆一場比自己的噩夢更可怕的夢境。
如果說，弗洛伊德讓我們從心理學的角度看到了人的內心世界，解析了夢的根源和作用，那麼大衛·林奇就是用電影的聲、光、畫向我們詮釋了一次《夢的解析》，更直白地說，這部電影就是《夢的解析》的“電影版”。
當你捋清劇情，將劇中的人物關係全部搞明白之後，你就會發現，整部電影中每一處都是意向，每一處都是投射，每一處都在運用弗洛伊德的釋夢方法。好萊塢向全世界輸出造夢的方法，大衛·林奇則用一種貌似荒誕、實則嚴謹的方式為我們造出了一個合理的噩夢。