1950년대 초, LA 경찰 소속의 후버(Hoover: 닉 놀테 분)와 함께하는 쿨리지(Coolidge: 차즈 팔민테리 분), 에디(Eddie Hall: 마이클 매드슨 분), 렐리야(Relyea: 크리스 펜 분) 등 4명의 형사들은 갱조직들이 가장 무서워하는 존재들이다. 장신의 키에 매력적인 외모, 맞춤 양복으로 한껏 멋을 내고 강렬한 시선을 감추기 위해 챙 넓은 중절모를 트레이드 마크로 쓰고 다녔던 이들은 갱들과 무고한 시민을 괴롭히는 범죄자들을 재판 절차도 거치지 않고 죽음의 절벽인 '머홀랜드 폴스'에서 밀어내 사형시켜 버렸다. 그것은 그들 4명이 묵시적으로 지켜가는 그들만의 법이었다. 이들의 리더는 LA 경찰의 고참형사 후버. 노련한 일처리와 함께 사랑하는 아내 캐서린(Katherine: 멜라니 그리피스 분)이 있는 완벽한 남자였다. LA 근교 사막. 여자의 끔찍한 변사체가 발견된다. 수사는 당연히 후버에게 돌아간다. 누군가가 후버에게 16mm 필름을 보내온다. 현재 핵 폭탄 기지장인 토마스 팀스 장군(Timms: 존 말코비치 분)과 미모의 여자와의 정사씬. 엘리슨(Allison Pond: 제니퍼 코넬리 분)이란 이름의 그 여자는 변사체로 발견된 희생자였고 동시에 과거, 베일에 싸여있던 후버의 정부이기도 했다. 차츰 수사의 객관성을 잃어가는 후버. 그의 절친한 친구이자 오랜 동료인 쿨리지는 그를 안타깝게 지켜본다. 엘리슨의 검시과정에서 발뒷꿈치에 박힌 방사능 물질을 함유한 유리 조각이 발견된다. 필름은 엘리슨의 자칭 남자친구인 필드(Jimmy Fields: 엔드류 맥카시 분)가 촬영한 것이었다. 취조 과정에서 후버는 자신과 엘리슨의 정사씬을 담은 필름이 도난당함을 알게 된다. 얼마 후 피살되는 필드. 후버는 필드의 진술에 따라 팀스 장군을 용의자로 주목, 찾아가지만 어떠한 단서도 잡을 수 없다. 팀스 장군과 긴밀한 관계인 FBI는 필름 압수 계획을 세운다. 후버 형사의 집에 요원들을 급파하지만 실패하고 얼마후 집으로 배달되는 필름 한 통. 후버와 엘리슨의 정사를 보게되는 아내 캐더린. 필름을 유심히 보던 후버는 필름의 맞교환을 조건으로 팀스 장군을 찾아간다. 그는 석연치 않았던 필름 속의 배경이 핵 방사능과 관련된 군용 암병동이라는 것과 그곳에 수용되어 죽어가는 많은 군인들을 목격한다. 그리고 대화중 팀스 장군에 대한 혐의를 푼다. 그렇다면 엘리슨을 살해한 범인은. 딜레마에 빠지는 후버. LA로 돌아가던 후버와 동료 쿨리지. 팀스 장군의 부관인 피츠제럴드 대령도 동행한다. 비행기 안에 탑승구가 분리되어 있음을 발견하는 후버. 핵 실험장에 팀스와 동행한 엘리슨이 비밀 제한 구역을 촬영한 것이 화근이 되어 피살 당한 것도 알게 된다. 영원히 감추어져야 할 사실을 알게 된 후버는 대령 일행에게 제거되기 직전 목숨을 건 격투를 벌인다.