O agente do FBI Chet Desmond (Chris Isaak) e seu parceiro Sam Stanley (Kiefer Sutherland) investigam o assassinato da garçonete Teresa, em uma pequena cidade do estado de Washington. Após descobrir uma pista do misterioso crime, Chet desaparece a alguns quilômetros da cidade de Twin Peaks. Um ano depois, outra morte parece estar conectada a este acontecimento: o assassinato de Laura Palmer (Sheryl Lee), uma adolescente problemática e viciada em drogas. Os últimos dias de vida da garota podem ajudar a solucionar os mistérios deste crime.