1970年代、ロサンゼルス。13歳の娘ホリーを抱えるシングルファーザーのマーチ（ライアン・ゴズリング）は、酒を飲んでばかりの情けない私立探偵だった。ある日、示談屋のヒーリー（ラッセル・クロウ）に強引に相棒にさせられ、彼と一緒に失踪した少女を探す羽目に。車の運転もこなすホリーを加え少女を捜索するうちに、ある映画に関する連続不審死事件、さらに国家を揺るがすような巨大な陰謀に行き当たり、次々に殺し屋が現れ狙われていく。