잣나무를 흔드는 바람소리가 올빼미 울음소리처럼 들리는 계곡 속의 작고 조용한 마을 트윈 픽스. 어느날 테레사 뱅크스라는 금발의 소녀 시체가 강 위로 떠내려 오는 것이 발견된다.
이 사건의 수사를 위해 FBI 특별수사관 데스몬드와 샘이 파견되는데 수사는 미궁으로 빠져들어 좀처럼 범인의 실체가 드러나지 않는다. 그러던 어느날 2년전 어느 소녀의 살인사건을 수사하다 실종된 전 FBI 수사요원 필립이 FBI 본부에 불쑥 나타나 사건의 불길한 징조를 암시해주고 유령처럼 사라진다. 이와 때를 같이해 트윈픽스 마을에서 살인 사건의 의문을 풀어 나가던 수사관 데스몬드가 실종되었다는 소식이 FBI 본부에 날아든다.
그로부터 일년 후. 영화는 트윈픽스 마을의 미의 여왕인 여고생 로라 파머 얘기로 넘어간다. 매력적인 금발의 소녀 로라는 겉으로 보기엔 무척 밝고 명랑해 보이지만, 12살때부터 실체를 알 수 없는 밥이라는 괴한에게 계속해서 겁탈을 당해오던 자신을 학대하듯, 방황과 번민의 늪 속에 빠져 마약과 섹스에 몸을 던지는 처절한 이중 생활을 하고 있었다.
그러던 어느날, 자신과의 유일한 대화 창구였던 일기장의 내용 중 2장이 찢겨나간 것을 발견한 로라는 점점 구체적으로 다가오는 밥의 실체를 느끼며 공포에 떠는데...
