ג'ו גיליס (וויליאם הולדן) הוא סופר כושל שמנסה להתקיים בהוליווד של שנות ה-50, אך מוצא את עצמו שקוע בחובות וללא פרנסה יציבה. במקרה הוא נתקל בנורמה דזמונד (גלוריה סוואנסון), שחקנית סרטים אילמים לשעבר שחיה בביתה העתיק והמתפורר, שרק זכר תהילתה בעבר מאיר את קירותיו. נורמה, שמוחזקת על ידי משרתו ומנהל הקריירה לשעבר, מקס (א'ריש וון סטרוה'יים), מאמינה שהיא עדיין כוכבת על שטרם זכתה לחזור למסך הגדול. היא חולמת על קאמבק מרהיב שיחזיר לה את הזוהר וההצלחה שהיו לה פעם.
ג'ו, שנמשך לעושר ולסגנון החיים המפואר שמציע לה, נכנס לקשר רומנטי עם נורמה, אך במהרה מגלה כי הקשר ביניהם טומן בחובו סכנות רבות. נורמה מתעלמת מהמציאות, מתעקשת להמשיך לחיות בעבר ומסרבת לקבל את דעיכת תהילתה. ג'ו מנסה לשמור על האיזון בין רצונותיו לבין המציאות הקשה, אך ככל שהזמן עובר, מתברר שהמערכת היחסים ביניהם הופכת למורכבת ומסוכנת. הסיפור מתפתח על רקע הוליווד של שנות ה-50, עולם של אשליות ושבריריות, שבו החלומות על תהילה מתנגשים עם המציאות הקשה של השכחה והניכור. הקשר בין ג'ו לנורמה מגיע לנקודת שבר טראגית, שמדגישה את הנפילה והאובדן של דמויותיהם, כאשר האהבה, התאווה והאובססיה משתלבים יחדיו במעגל הרסני. הסרט מציג תמונה עגומה אך מעוררת מחשבה על המחיר של התהילה והזמן שעובר ללא רחמים. בסופו של דבר, ג'ו מגלה כי נורמה אינה מסוגלת לשחרר את העבר, והאובססיה שלה מובילה לאירועים טראגיים. הסרט מסתיים בסצנה דרמטית שבה ג'ו מוצא את מותו בידי נורמה, שהולכת לאיבוד במציאות שלה. דרך סיפורם, "שדרות סאנסט" מציג ביקורת חדה על תעשיית הקולנוע, על התהילה הזמנית ועל המחיר הכבד של שאיפת הנצחיות. הסרט נחשב לאחד הקלאסיקות החשובות בהיסטוריה של הקולנוע האמריקאי, וממשיך לעורר השראה ולדיון גם שנים רבות לאחר יציאתו.
