Los Angeles, im Februar 1969: Schauspieler Rick Dalton, der in den 1950ern mit der Westernserie Bounty Law zum Fernsehstar wurde, äußert gegenüber seinem besten Freund und Stuntdouble Cliff Booth, dass er Angst um seine Karriere habe, da er nur noch für die Rolle des Schurken besetzt wird. Booth, ein Kriegsveteran, der mit seinem Pitbull Brandy in einem Trailer lebt, fährt Dalton durch die Stadt und assistiert ihm bei allen möglichen Arbeiten, da er angeblich seine Frau umgebracht hat und deswegen keine anderen Jobs mehr findet. Zur selben Zeit ziehen die Schauspielerin Sharon Tate und ihr Ehemann Roman Polański in Daltons Nachbarhaus ein. Dalton stellt sich vor, wie er sich mit dem Paar anfreunden und seine Karriere dadurch auffrischen könnte. Am selben Abend besuchen Tate und Polański gemeinsam mit Jay Sebring eine Party auf der Playboy Mansion, an der zahlreiche andere Prominente wie Steve McQueen teilnehmen.

Der Ingenieur Roy McBride arbeitet für die US-amerikanische Weltraumbehörde SpaceCom. Ihm fallen zwischenmenschliche Beziehungen schwer, auch zu seiner Ehefrau, die ihn verlassen hat. Roy zeichnet sich aber bei der Arbeit durch seine stoische Art aus und besteht mit Bravour die regelmäßigen psychologischen Tests. Sein Herzschlag steigt nie über 80 Schläge pro Minute, auch nicht bei einem durch eine Energiewelle ausgelösten, katastrophalen Arbeitsunfall an einer Weltraumantenne. Daraufhin wird er von SpaceCom für eine geheime Weltraummission rekrutiert – er soll seinen möglicherweise noch am Leben befindlichen Vater Clifford McBride suchen, der 20 Jahre zuvor auf einer Reise zum Neptun spurlos verschwunden ist.