Privatdetektiv Tom Welles (Nicolas Cage) führt mit Ehefrau und Tochter ein ganz normales Leben in Harrisburg, Pennsylvania, und verbringt den Grossteil seiner Zeit mit Nachforschungen zu treulosen Ehepartnern. Ein Auftrag, bei dem es um eine kleine harmlose Filmrolle geht, führt in jedoch in die schmutzigen und dunklen Tiefen der Gesellschaft. Vom Hollywood Boulevard bis in New Yorks Rotlichtviertel folgt Welles unerbittlich den Spuren von Bildern und beunruhigenden Beweisen, um mehr über das Schicksal einer völlig Fremden zu erfahren, einem Mädchen, das ihn nicht mehr loslässt. In seiner Besessenheit von einem Sex-Shop Angestellten bestärkt, entfernt sich Welles immer mehr von seiner Frau, seiner Familie und seinem alten Leben, während er begreift, wie tödlich ein Super8-Film sein kann.