En la zona costera de Los Angeles, a finales de los 1960s, Doc Sportello, un detective de bagaje hippie, recibe la visita de Shasta, su ex novia, quien le encarga que siga a su actual amante, un hombre casado que está metido en diversos negocios turbios. Al aceptar este encargo, Sportello se sumergirá en un torbellino de sucesos que su mente de fumeta no siempre alcanzará a comprender.
 | Joaquin Phoenix | Larry Doc Sportello |
 | Reese Witherspoon | Shasta Fay Hepworth |
 | Owen Wilson | Coy Harlingen |
 | Benicio Del Toro | Sauncho Smilax |
 | Josh Brolin | Bigfoot Bjornsen |
 | Jena Malone | Japonica Fenway |
 | Martin Short | Dr. Blatnoyd |
| Katherine Waterston | Shasta Fay Hepworth |
| Maya Rudolph | Petunia Leeway |
| Sasha Pieterse | Japonica Fenway |
| Wilson Bethel | Oficial |
| Sam Jaeger | Flatweed |
| Yvette Yates | Luz |
| Jillian Bell | Chlorinda |
| Martin Donovan | Crocker Fenway |
| Emma Dumont | Zinnia |
| Timothy Simons | Agente |
| Elaine Tan | Xandra |
| Madison Leisle | Goldfang |
| Christopher Allen Nelson | Glenn |
| Joanna Newsom | Sortilège |
| Jordan Christian Hearn | Denis |
| Taylor Bonin | Ensenada Slim |
 | Eric Roberts | Michael Z. Wolfmann |
| Serena Scott Thomas | Sloane Wolfmann |
| Michael Kenneth Williams | Tariq Khalil |
