Sam (Andrew Garfield) on älykäs mutta saamaton nuori mies, joka löytää salaperäisen naisen, Sarahin (Riley Keough) uiskentelemasta asuinhuoneistonsa uima-altaasta. Yhteisen illanvieton jälkeen Sarah katoaa. Sam aloittaa epätodellisen tutkimusmatkan läpi Los Angelesin tulkiten epämääräisiä vihjeitä Sarahin olinpaikasta. Etsiessään yhden yön ihastustaan hän joutuu sukeltamaan keskelle synkkiä salaliittoja, rikoksia ja skandaaleita, joita enkelten kaupunki on tulvillaan. David Robert Mitchellin omaperäisen kauhuelokuvan It Follows (2014) jälkeen Under the Silver Lake johdattelee pimeään neo-noir -maailmaan, missä yhden miehen kohtalona on kaivaa totuus pinnan alta.