En 1969, à Los Angeles. L'âge d'or d'Hollywood est bel et bien terminé. La vedette de télévision Rick Dalton se rend compte que ses heures de gloire sont derrière lui. Accompagné de sa doublure Cliff Booth, le comédien tentera de conserver sa place dans une industrie qui le considère déjà comme un has been. Sa voisine, Sharon Tate, la jeune et lumineuse femme du cinéaste Roman Polanski, voit de son côté sa carrière d'actrice prendre son envol.