조 길리스는 가난한 영화 작가다. 자동차 할부금 290불을 내지 못해 이리 저리 헤매던 중, 그는 우연히 선셋 대로에 있는 왕년의 대스타 '노마 데스몬드' 의 저택에 들어가게 된다. 데스몬드는 죽은 애완 원숭이를 위해 장의사를 부른 상태였고, 길리스를 그 장의사로 착각해 그를 집에 들이게 된다. 그녀는 자신이 착각했다는 걸 곧 깨달았지만, 길리스가 영화 작가라는 말을 듣고 자신이 쓴 대본을 검토 및 교정해달라며 그를 고용한다.
데스몬드의 권유로, 길리스는 그녀의 집에 동거하며 교정 작업을 한다. 그 과정에서 그는 데스몬드가 우울증, 나르시즘 등 정신적 문제가 있다는 것을 알게 된다. 그리고 자신에 대한 그녀의 감정이 점점 깊어지고 있다는 것도.
결국 그는 친구 아티의 집으로 도망친다. 하지만 데스몬드의 집사 맥스에게서 그녀가 자살을 시도했다는 말을 듣고, 결국 데스몬드의 저택으로 돌아가고 만다. 그러던 중 길리스는 아티의 약혼자인 베티의 요청으로 각본 작업을 함께하게 되고, 아티가 멀리 출장을 떠난 사이 두 사람의 관계는 깊어진다.
한편 데스몬드는 길리스가 매일 밤 외출하는 것을 수상하게 여겼고, 결국 베티와 길리스가 만난다는 것을 알아낸다. 데스몬드는 베티의 집에 전화를 걸어 자신과 길리스의 관계에 대해 폭로하고, 그 모습을 본 길리스는 베티와의 관계를 완전히 정리하기 위해 그녀를 저택으로 부른다.
길리스는 모든 걸 고백하고 그녀를 떠나보낸다. 그리고 자신 역시 저택에서 떠나기 위해 짐을 챙긴다. 길리스가 자신을 떠난다는 걸 받아들이지 못한 데스몬드는, 자살을 위해 샀던 총으로 그를 쏘아 죽인다. 다음 날, 왕년의 스타 배우가 살인을 저질렀다는 소식이 알려지자 그녀의 집에 경찰을 비롯한 언론이 집결한다. 자신만의 환상에 빠진 데스몬드는 그들이 영화 촬영을 위해 온 거라 생각하고 연기를 하고, 마지막으로 카메라의 원샷을 받으며 영화는 끝난다.
우리는 모두 때때로 과거의 영광을 곱씹고는 한다. 그 때는 내가 그렇게 잘 나갔지, 그 시절의 나는 참 젊었지, 잘생겼었지. 나처럼 평범한 사람도 그런데 데스몬드처럼 엄청난 영광을 거머쥐었던 사람은 어찌 그렇지 않을 수 있으랴.
하지만 그녀는 변화를 받아들이지 못했다. 영화가 무성 영화에서 유성 영화로 바뀌자, 그녀는 자신의 자리를 잃어버렸고 결국 저택에 칩거하게 된다. 곁에 남은 건 과거 자신을 발굴했던 영화 감독이자 집사가 된 맥스 뿐.
맥스는 현재의 집사, 과거엔 데스몬드를 발굴했던 감독, 그리고 그녀의 첫 남편이었다. 그는 자신이 발굴한 배우가 타락하는 걸 지켜볼 수 없었고 결국 자청해 집사가 되었다. 맥스는 그녀 주변을 거짓말과 가짜 팬레터로 가득 채워 아직도 그녀가 스타이며 사람들이 모두 그녀를 좋아한다고 생각하게끔 만들었다.
고로 그녀는 자신 뿐 아니라 주변 인물의 욕망까지 투영된 존재다. 스스로의 지독한 자기애와 나르시즘, 그리고 그녀와 마찬가지로 과거의 영광을 잃고 싶지 않은 맥스의 욕망과 노력까지 말이다.
그렇다면 길리스는 어떨까? 그는 궁핍하던 와중 데스몬드의 재력에 끌려 그녀와 함께 살게 된다. 길리스에게 데스몬드는 인간이 아닌 돈이라고 봐도 될 것이다. 그는 데스몬드에게 돈에 대한 욕망을 투영시켰고, 그녀가 원하는 사랑을 주는 척하며 돈을 가진다.
친구의 약혼녀 베티와 밀회 아닌 밀회를 하며, 길리스는 자신의 왜곡된 삶에 대해 다시 생각하게 된다. 결국 그는 사랑도 돈도 모두 버리고 고향에 내려가 새시작을 하려고 한다. 허나 결국 세 사람의 욕망이 합쳐지고 왜곡된 존재인 데스몬드에게 죽고 만다.
영화 막바지, 길리스는 내레이션으로 이렇게 말한다. '비정한 사람들, 노마에게 무슨 짓을 할까요? 우발적 행위임이 참작돼 무죄가 선고되어도 신문 헤드라인이 그녀를 죽일 겁니다. '잊혀진 스타의 살인극', '늙어가는 여배우', '화려했던 왕년의 대배우''
비단 등장인물 뿐 아니라, 데스몬드는 언론, 팬, 대중 등 다양한 사람들이 투영된 존재이기도 하다. 그들을 위해 연기하고, 사랑받고, 결국 버려졌다. 영화가 나온지 70년이 지났지만, 우리는 여전히 연예인, 아이돌, 배우, 스포츠 스타에게 똑같은 일을 하고 있다. 개인에게도, 사회에게도 많은 시사점을 남길 만한 영화다.