Crónica da indústria cinematográfica norte-americana em finais dos anos de 1920, centra-se na ascensão e queda de um conjunto de personagens, históricas e ficcionais, durante a transição dos filmes mudos para os sonoros. Um mundo de excentricidade, ambição e desenfreada decadência que marcou o início dos anos de ouro em Hollywood.
Don Lockwood e Lina Lamont são dois dos astros mais famosos do cinema mudo em Hollywood e as revistas apostam num relacionamento mais íntimo entre eles. Mas a chegada do cinema falado vai ameaçá-los com o esquecimento. Decididos a produzir um filme falado, Don e Lina têm de superar as dificuldades do novo método de fazer cinema para conseguir manter a fama.
Joe Gillis é um argumentista que está a ter dificuldades em singrar no competitivo mundo de Hollywood. Desesperado por dinheiro e trabalho pago, acaba por aceitar uma oferta de emprego que inusitadamente lhe cai no colo: rever e dactilografar um argumento escrito por Norma Desmond, uma antiga estrela do tempo do cinema mudo, que há muitos anos vive recolhida na sua mansão em Sunset Boulevard. Desmond sonha com o novo filme e com o retorno à ribalta, mas o sonho vai-se transformando em ilusão e loucura, o que afecta também a vida profissional e pessoal de Gillis.
Hollywood, 1927. George Valentin é a grande estrela da noite de estreia de "A Russian Affair", o seu mais recente filme. Nesse evento, conhece Peppy Miller, uma jovem bailarina e actriz em início de carreira. Com apoio de Valentin, que depressa se torna seu mentor e amigo, ela vai sendo acarinhada no meio, conquistando mais protagonismo. Dois anos depois, com o aparecimento do som, inicia-se o fim do cinema mudo e, por consequência, da carreira de Valentin. Acreditando que o som será uma moda passageira, mas sem ninguém que produza um filme seu, decide investir toda a sua fortuna na produção de uma nova película, que acaba por fracassar, arruinando-o. Até que, desesperado e quase a atentar contra a própria vida, reencontra Peppy Miller, hoje transformada em grande diva do ecrã, que tem ainda presente algo fundamental: a gratidão para com alguém que esteve ao seu lado quando o sucesso pouco mais era do que uma simples miragem.
