しがない泥棒のハリー・ロックハート(ロバート・ダウニー・Jr.)が警察に追われて飛び込んだのは、ハリウッドの探偵映画のオーディション会場。オーディションにパスして“探偵役”のスクリーンテストを受けることになったハリーは、ハリウッドの有力者であるハーラン・デクスターの紹介で、役作りのため本物の探偵とコンビを組むことになる。現われたのは、“見た目はタフでこわもて”、いかにもハリウッド・セレブ御用達のイケメンながら、通称“ゲイ・ペリー”ことペリー・バン・シュライク(ヴァル・キルマー)。ペリーは足手まといになりそうなハリーに苛立ちを覚えるが、ハリーは探偵らしい所作を身に着けようと、必死に彼についてまわる。
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