En 1939, en Los Ángeles, el detective privado Philip Marlowe es contratado por la glamurosa heredera Clare Cavendish para encontrar a su amante desaparecido, Nico Peterson, un maestro de utilería en Pacific Film Studios. Marlowe descubre rápidamente que Peterson está muerto, aparentemente después de haber caído borracho antes de que un coche lo atropellara accidentalmente y aplastara su cabeza fuera del exclusivo y lujoso Corbata Club, que solo atiende a la élite de la ciudad. Marlowe no puede entrar y tiene una pelea con los jardineros cuando intenta colarse. Su amigo, el detective de homicidios Joe Green, no está interesado en reabrir el caso y anima a Marlowe a aceptar la muerte de Peterson. Visita a Cavendish en su casa para informarle de la muerte de Peterson, y también conoce al dueño del estudio, Philip O'Reilly, el futuro embajador en Inglaterra. Cavendish revela que vio a Peterson conducir cerca de ella en Tijuana después de su supuesta muerte. Molesto porque ella ocultó esta información, Marlowe decide irse, encontrándose con la madre de Cavendish, la estrella de cine Dorothy Quincannon, quien no logra descubrir qué servicio está prestando Marlowe a su hija.

La investigación se profundiza

Marlowe visita la tumba de Peterson y encuentra a una mujer en duelo dejándole una nota, pero ella escapa antes de que pueda hablar con ella. Marlowe convence a Green para abrir una investigación de asesinato ahora que saben que el cuerpo no era de Peterson. Green reprende a Marlowe por su implacable búsqueda de la verdad y revela que el cuerpo fue identificado por el dueño del Corbata Club, Floyd Hanson. Marlowe se encuentra con Hanson en el club, y ambos no logran obtener información el uno del otro. Al salir, Marlowe nota a la mujer de la tumba, la hermana de Peterson, Lynn, y acuerda secretamente encontrarse con ella en el Cabana club esa noche; Hanson observa su conversación. Cuando llega, Marlowe es atacado por dos hombres, pero los deja inconscientes.

Quincannon se encuentra con Marlowe para intentar contratarlo para que encuentre a Peterson por ella. Revela que su tensa relación con su hija se debe a que pasó muchos años fingiendo que Cavendish era su sobrina por consejo de O'Reilly, su antiguo amante. El anterior investigador privado de Quincannon había descubierto que Peterson también actuaba como agente de talentos para la actriz Amanda Toxteth. Toxteth le dice a Marlowe que Peterson era un mujeriego serial y regularmente importaba cocaína de Tijuana. Sin pistas, Marlowe entra a la casa de Peterson y se encuentra con Lynn antes de que ambos sean atacados por dos hombres mexicanos que buscan a alguien llamado Serena. Marlowe queda inconsciente mientras secuestran a Lynn.

El desenlace

Al despertar, Marlowe es llevado por el narcotraficante Lou Hendricks y su secuaz Cedric. Hendricks revela que busca a Peterson, su antiguo mensajero de drogas, quien robó una gran cantidad de cocaína y el Corbata ayudó a fingir la muerte de Peterson. Marlowe tiene a su amigo oficial Bernie Ohls buscando a Lynn, mientras Cavendish visita a Marlowe para seducirlo; él rechaza sus avances pero comparten un baile antes de que ella se vaya. Marlowe sigue en secreto a Cavendish a una cita con O'Reilly y se encuentra con Quincannon, quien comparte su enojo por la relación de su hija con el mucho mayor y poderoso O'Reilly. Al día siguiente, Ohls lleva a Marlowe al cuerpo de Lynn, revelando que fue torturada y violada antes de ser asesinada. Ohls rastrea a los mexicanos hasta el Corbata club y le da a Marlowe su apoyo no oficial para infiltrarse en el club y vengar a Lynn.

Marlowe confronta a Hanson, quien le ofrece una bebida, pero sospechando que Hanson la envenenó, Marlowe la tira y finge que está muriendo. Convencido de que está muerto, Hanson hace que sus hombres lleven el cuerpo de Marlowe a través de las áreas hedonistas del club a un área secreta donde los mexicanos han sido asesinados, Hendricks está siendo torturado y Cedric ha sido retenido. Bajo tortura, Hendricks revela que Serena es en realidad la estatua de sirena que Peterson colocó en el tanque de peces adyacente y contiene la cocaína desaparecida. Marlowe libera a Cedric y juntos matan a Hanson y a sus hombres, destruyendo inadvertidamente la sirena y las drogas. Cedric también mata a Hendricks después de que le dicen que estará endeudado durante años para pagar el valor de las drogas. Cedric decide trabajar con Marlowe para que puedan cuidarse mutuamente.

Marlowe regresa a casa y encuentra a Peterson esperándolo. Peterson admite que no siente culpa por la muerte de Lynn debido a su asociación con él, y le pide a Marlowe que le diga a Cavendish que se reúna con él en la casa de utilería del estudio para la información que ha recopilado sobre O'Reilly. El falso Peterson era un músico que se parecía a Peterson. Peterson se encuentra con Cavendish y revela sus extensos registros de cada trato de drogas realizado a través de la casa de utilería con Hendricks, creyendo que destruirá la reputación del estudio y de O'Reilly. Cuando Marlowe llega, Cavendish traiciona a Peterson, disparándole y prendiendo fuego tanto a él como a las pruebas, incendiando la casa de utilería, con la intención de usar este acto para ganarse el favor de O'Reilly y convertirse en vicepresidenta del estudio. Ella le ofrece a Marlowe un trabajo como jefe de seguridad del estudio, pero él lo rechaza, recomendando en su lugar a Cedric.