Skuespillerinden Nikki har fået en rolle i et remake af en gammel polsk film og overhører sin kvindelige nabos advarsler mod at indspille filmen. Det skulle hun nok ikke have gjort, for efterhånden bliver det sværere og sværere for Nikki at skelne mellem sig selv og sin filmkarakter. Og det viser sig at den polske udgave af filmen faktisk aldrig blev færdigspillet, da filmens kvindelige stjerne blev brutalt myrdet.

Med søde drømme om en skuespillerkarriere i bagagen lander Betty i Hollywood, hvor hun har lånt sin tantes tomme hus som base i sin søgen efter lykken. Men huset er ikke tomt. En fortumlet og forslået kvinde har søgt tilflugt i bygningen. Hun husker kun brudstykker af nattens begivenheder. Noget med at hun sidder i en bil... at chaufføren sigter på hende med en pistol... at de pludselig bliver ramt af en anden bil. Resten er uklart og tåget. Eneste spor er en pung propfyldt med dollars. Sammen starter de jagten på sandheden. En søgen, der bringer dem i nærkontakt med hårdkogte gangstere, slibrige filmfolk og andre udskud i Hollywoods mørke afkroge.

En stakkels jazzmusiker plages af tanken om, at hans kone er ham utro. Bedre bliver det ikke, da han senere bliver anklaget for at have myrdet hende. En ung bilmekaniker bliver af en fristende smuk kvinde draget ind i et net af løgne og bedrag. Deres skæbner bliver knyttet sammen ved det, at de personer der gør deres liv så besværligt, måske er én og samme person. Og gennem en række mystiske og utrolige hændelser - som faktisk sætter spørgsmål ved deres egen identitet - knyttes de endnu tættere sammen. De kastes ud i en mental rejse fyldt med visuelle og lydmæssige oplevelser. Hvem er hvem, og hvem har gjort hvad?

A collection of deleted scenes from David Lynch's 2006 surrealist horror Inland Empire.