À Hollywood, durant la nuit, Rita, une jeune femme, devient amnésique suite à un accident de voiture sur la route de Mulholland Drive. Elle fait la rencontre de Betty Elms, une actrice en devenir qui vient juste de débarquer à Los Angeles. Aidée par celle-ci, Rita tente de retrouver la mémoire ainsi que son identité.
Thomas, un célèbre photographe de mode, prépare un reportage photo sur Londres. Il passe ainsi une nuit dans un asile de clochards, puis reçoit dans son atelier un groupe de cover-girls. Pour compléter son éventail de clichés, il prend ensuite discrètement en photo un couple d'amoureux dans un parc. À sa grande surprise, la femme se précipite vers lui pour lui arracher son appareil. Elle le poursuit jusqu'à son domicile et s'offre même à lui dans l'espoir de récupérer les négatifs. Intrigué, Thomas lui remet une autre pellicule. Une fois le précieux film développé, il découvre sur les agrandissements un corps inerte, caché derrière un buisson, et une main tenant un revolver…
Arthur Fleck habite avec sa mère invalide rêve et gagne modestement sa vie comme clown. Atteint de troubles mentaux et souvent objet de moquerie de la part de ses collègues, Arthur a l’habitude d’encaisser les coups. Cependant, un jour, incapable de se contrôler davantage, il abat trois financiers dans le métro. Dans la foulée, Gotham City voit naître un mouvement de masse contre les élites au pouvoir alors que les clowns se multiplient dans les rues. Enhardi, Arthur plonge dans une folie meurtrière.
Owen, un adolescent qui tente de survivre en banlieue, voit sa vie chamboulée quand une camarade de classe lui fait découvrir une mystérieuse émission de télévision de fin de soirée qui dépeint une vision d’un monde surnaturel tout juste sous le leur. Dans la pâle lueur de la télévision, la perception de la réalité d’Owen commence à se fissurer.
Après une longue séparation, Blanche Dubois vient rejoindre sa soeur, Stella, qui vit avec son mari Stanley, ouvrier immigré, dans le vieux quartier français de La Nouvelle-Orléans. Stanley n'apprécie guère les manières distinguées de Blanche et cherche à savoir quel a été son passé.
Solaris est une planète mystérieuse qu’étudie une station orbitale. D’étranges phénomènes s’y sont produits. Un physicien s’est donné la mort, et deux autres sont devenus fous. Kris Kelvin, un scientifique spécialisé en psychologie, y est envoyé en mission. À peine arrivé, il croit sentir une forme de vie non humaine à bord de la station. Une femme lui apparaît, qui devient sa maîtresse. Elle n’est que le double de sa propre femme, qui s’est suicidée quelques années plus tôt, par sa faute. Elle disparaît ou surgit au gré de ses désirs. Il comprend que la planète Solaris fonctionne comme une mémoire affective, qui matérialise les pulsions de ceux qui l’approchent…
Anthony est un octogénaire (malicieux) vivant seul. Effronté, il refuse les aidants que sa fille, Anne, lui présente de façon encourageante. Pourtant, l’aide devient aussi une nécessité pour Anne; elle ne peut plus faire de visites quotidiennes et l’emprise d’Anthony sur la réalité s’effrite. Alors que nous sommes témoins des fluctuations de sa mémoire, dans quelle mesure Anthony peut-il s’accrocher à sa propre identité et à son passé? Comment Anne peut-elle faire face à la perte de son père, alors qu’il vit et respire encore devant elle ?
Norma Desmond, grande actrice du muet, vit recluse dans sa luxueuse villa de Berverly Hills en compagnie de Max von Meyerling, son majordome qui fut aussi son metteur en scène et mari. Joe Gillis, un scénariste sans le sou, pénètre par hasard dans la propriété et Norma lui propose de travailler au scénario du film qui marquera son retour à l'écran, Salomé. Joe accepte, s'installe chez elle, à la fois fasciné et effrayé par ses extravagances et son délire, et devient bientôt son amant. Quand son délire se transforme en paranoïa et qu'elle débarque au milieu des studios Paramount pour convaincre Cecil B. DeMille de tourner à nouveau avec elle, Gillis commence à prendre ses distances...
Répondant à l'appel de détresse lancé par son ami Giberian, le commandant du Prométhée, une station spatiale gravitant autour de la planète Solaris, le docteur Chris Kelvin décide de se rendre à son bord. Une fois sur place, il découvre que Giberian s'est suicidé et que les deux autres scientifiques présentent des signes aigus de stress et de paranoïa. Chris mène alors des recherches sur le comportement pour le moins étrange des rescapés. Lui-même sera victime d'une force mystérieuse qui le mettra en présence de Rheya, celle qu'il a aimée autrefois et qui a mis fin à ses jours.
César, un jeune homme de 25 ans, est enfermé dans une unité psychiatrique carcérale. Un psychiatre l'aide à prendre connaissance des circonstances qui l'ont amené à commettre un meurtre. Le récit de César fait peu à peu apparaître de graves confusions dans sa perception de la réalité. Désespéré, il met en doute son équilibre psychique et imagine être victime d'une vaste machination.
Un jeune homme dépressif annonce à son psychiatre qu'il va se suicider dans trois jours. En désespoir de cause, le psychiatre va entraîner son nouveau patient dans un voyage cauchemardesque entre la vie et la mort à travers la ville.
Tarnation élabore une nouvelle écriture du documentaire. Ce long métrage est l'autoportrait de Jonathan Caouette, 31 ans, qui dès l'âge de 11 ans, décide de filmer la chronique chaotique de son enfance. Il nous entraîne dans un tourbillon psychédélique à partir d'instantanés, de films d'amateur Super-8, de messages enregistrés sur répondeur, de journaux intimes vidéo, de ses premiers courts métrages et de bribes de la culture pop des années 80, pour tracer le portrait d'une famille gravement déjantée.