잣나무를 흔드는 바람소리가 올빼미 울음소리처럼 들리는 계곡 속의 작고 조용한 마을 트윈 픽스. 어느 날 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 어느 날 2년 전 어느 소녀의 살인사건을 수사하다 실종된 전 FBI 수사요원 필립이 FBI 본부에 불쑥 나타나 사건의 불길한 징조를 암시해주고 유령처럼 사라진다. 이와 때를 같이해 트윈 픽스 마을에서 살인 사건의 의문을 풀어 나가던 수사관 데스몬드가 실종되었다는 소식이 FBI 본부에 날아든다. 그로부터 1년 후, 영화는 트윈 픽스 마을의 미의 여왕인 여고생 로라 파머 얘기로 넘어간다.