Dale Cooper, un agente del FBI, se traslada al pequeño pueblo de Twin Peaks para investigar el brutal asesinato de la joven estudiante Laura Palmer. Mientras realiza su investigación, el agente va conociendo a cada uno de los peculiares habitantes del pueblo y su relación con la víctima. Con la ayuda del sheriff Truman, Cooper descubre inquietantes datos sobre la vida de Laura que lo llevarán a resolver el misterio alrededor de su insólita muerte.