En 1988, Marli Renfro, la femme qui avait servi de doublure à Janet Leigh pour la célèbre scène de la douche du film Psychose d'Alfred Hitchcock, est brutalement assassinée. Simple coïncidence ? A l'époque, déjà, la police de Los Angeles avait suspecté du meurtre de plusieurs femmes un certain Sonny Busch, jeune homme qui avait vu le film et ressemblait étonnamment au personnage de Norman Bates. En 1960, Marli Renfro n'était certes pas une star, mais ce mannequin naturiste aux formes voluptueuses n'apparut pas seulement dans une des scènes les plus iconiques du cinéma américain.
Peu après, elle joua dans un petit film érotique, Le Voyeur, réalisé par un nouveau venu, Francis Ford Coppola. Elle fit aussi la couverture du magazine Playboy et devint l'une des premières "Bunnies" des clubs Playboy de Hugh Hefner. Pour une starlette en vogue comme Marli, Hollywood commençait à ressembler à l'endroit où tous les rêves deviennent réalité. puis elle disparut mystérieusement. Fasciné par la très sexy Marli Renfro depuis l'adolescence, le journaliste Robert Graysmith, auteur du remarquable Zodiac, décide de mener l'enquête - et de lever le voile sur la face cachée de Hollywood.