L'ex-petite amie du détective privé Doc Sportello surgit un beau jour, en lui racontant qu'elle est tombée amoureuse d'un promoteur immobilier milliardaire : elle craint que l'épouse de ce dernier et son amant ne conspirent tous les deux pour faire interner le milliardaire… Mais ce n'est pas si simple…C'est la toute fin des psychédéliques années 60, et la paranoïa règne en maître. Doc sait bien...

Le film retrace les aventures de Gustave H, l’homme aux clés d’or d’un célèbre hôtel européen de l’entre-deux-guerres et du garçon d’étage Zéro Moustafa, son allié le plus fidèle. La recherche d’un tableau volé, oeuvre inestimable datant de la Renaissance et un conflit autour d’un important héritage familial forment la trame de cette histoire au coeur de la vieille Europe en pleine mutation.