Es war einmal in Hollywood im Jahre 1969: Rick Dalton hat schon bessere Tage gesehen. Einst war der Schauspieler ein gefeierter Fernsehstar. Doch diese Zeiten sind längst vorbei. Inzwischen hält er sich mehr schlecht als recht mit Gastauftritten als Bösewicht in anderen TV-Produktionen über Wasser. Denn den Sprung auf die große Kinoleinwand hat er nie geschafft. Dabei ist sein Stunt-Double und Freund Cliff Booth stets an seiner Seite. Am Tiefpunkt seiner Karriere angelangt, bekommt Rick allerdings einen prominenten Nachbarn. Der Regisseur Roman Polanski ist mit seiner Frau, der Schauspielerin Sharon Tate in das Haus nebenan eingezogen. Während Tate das Leben in Amerikas Traumfabrik in vollen Zügen genießt, droht ihr Glück ein jähes Ende zu nehmen. Denn die mörderische Gruppe um Charles Manson plant eine Gräueltat, wie sie die Welt noch nicht gesehen hat...

Als die Auftragskiller Vince und Alfred eines Nachts in einem Bahnhofsrestaurant auf Annie treffen, verdreht die Kellnerin Alfred sofort den Kopf. Die beiden können nicht ahnen, dass die Frau mit dem auffälligen Make-Up mehr mit ihren psychopathischen Tätigkeiten als Auftragsmörder zu tun hat, als ihnen lieb ist. In einer der folgenden Nächte bedient Annie den todkranken Englischlehrer Bill, der schwere Depressionen und Selbstmordgedanken hat, was die psychopathische Annie so faszinierend findet, dass sie ihm Vorschläge für mögliche Selbstmordmethoden unterbreitet. Immer in ihrer Nähe ist dabei der schmierige Hausmeister Clinton, der das abgründige Treiben scheinbar vollkommen unbeteiligt aus der Ferne beobachtet...

Als die Auftragskiller Vince und Alfred eines Nachts in einem Bahnhofs-Diner auf Annie treffen, verdreht die Kellnerin Alfred sofort den Kopf. Die beiden können schließlich nicht ahnen, dass die Frau mit dem auffällig Make-Up mehr mit ihrem Job zu tun hat, als sie ahnen. In einer anderen Nacht bedient Annie den todkranken Englischlehrer Bill, der sich vielleicht umbringen will, was wiederum Annie so faszinierend findet, dass sie ihm allerlei Vorschläge für mögliche Selbstmordmethoden unterbreitet. Immer in ihrer Nähe ist dabei der der schmierige Hausmeister Clinton, der das abgründige Treiben scheinbar vollkommen unbeteiligt aus der Ferne beobachtet...

Ann Burden glaubt, sie sei die einzige Überlebende der atomaren Apokalypse. Sie lebt in einem abgeschiedenen Tal mit eigenem Wettersystem - der Grund, weshalb ihre Luft nicht verstrahlt ist. Als sich ein Fremder dem Tal nähert, ist sie jedoch nicht begeistert: Sie fürchtet, dass der Fremde sie umbringen oder versklaven könnte. Sie beobachtet ihn aus sicherer Entfernung und erst als er sich unwissentlich in Lebensgefahr begibt, gibt sie sich ihm zu erkennen. Es handelt sich um den Wissenschaftler John R. Loomis, der dank eines selbstkonstruierten Strahlenanzuges bis jetzt überlebt hat. Ann und Loomis freunden sich schnell an und denken bereits über eine gemeinsame Zukunft nach. Eines Tages kommt jedoch ein weiterer Fremder ins Tal: Es ist Caleb, der jünger und attraktiver als Loomis ist und Ann ebenfalls näher kommen möchte. Zwischen den beiden Männern entbrennt eine Rivalität um Ann. Dies bringt die Zukunft der Menschheit in Gefahr, denn beide Männer haben ihr düsteres Geheimnis.