Han pasado ya tres meses desde la muerte de Lewis, el gemelo de 27 años de Maureen, una chica norteamericana que vive en París que es asistente personal y de compras de una mujer rica y poderosa.
A Maureen le extraña que no haya podido contactar con Lewis desde el más allá y siente una pena profunda que la carcome por dentro. Sin embargo, al regresar a los lugares donde estuvieron juntos, comienza a recibir mensajes de algunas presencias a su alrededor e intenta descubrir quienes son y qué le están intentando decir.
Todo cambia cuando viaja a Londres para recoger ropa de su jefa, y comienza a recibir mensajes de un número desconocido que parece jugar con ella, invitándola a hacer cosas que pueden poner en peligro su trabajo. A partir de ahí todo comienza a cambiar, haciendo que descubra las extrañas circunstancias en las que murío su gemelo.
Fantasmas del pasado es la segunda película de Olivier Assayas con Kirsten Stewart.
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