Un meurtre a été commis à Twin Peaks, une petite ville de l'État de Washington en apparence tranquille. La jeune Laura Palmer est retrouvée morte nue au bord d'un lac, enveloppée dans du plastique. L'agent spécial du FBI, Dale Cooper, envoyé sur place pour démasquer le coupable, mène l'enquête avec le soutien du shérif local, Harry Truman. Ces investigations les amènent à révéler au grand jour les sombres secrets des uns et des autres.