캘리포니아주 로스앤젤레스의 선셋 대로에 위치한 대저택에서 살인사건이 발생한다. 유명 여배우의 풀장에서 한 시나리오 작가가 총에 맞은 채 죽어서 발견된 것이다. 경찰이 출동한 가운데 세상 사람들은 이 사건에 눈과 귀를 기울인다.
사건이 일어나기 정확히 6개월 전. 주로 B급 영화의 시나리오를 썼던 조셉 길리스(윌리엄 홀덴 분)는 벌이가 좋지 않아 차까지 압류당할 위기에 처한다. 해결사들의 추격을 받던 조셉은 선셋 대로에 위치한 대저택에 숨어들었다가 그 곳의 주인이자 과거 무성영화 시절 스타인 노마 데스몬드(글로리아 스완슨 분)을 만나게 된다. 한편 노마는 조셉에게 자신이 쓴 시나리오를 보여주며 유혹하는데...