Welkom in Sin City, een broeinest van stoere zielen, corruptie en gebroken harten. Een duistere, hardgekookte stad, voor sommigen een thuis. Hier vinden corrupte agenten, verleidelijke vrouwen, en burgerwachten hun weg, gedreven door wraak of verlossing. In deze stad, onverschillig voor goedheid, worstelen onwaarschijnlijke helden met het rechte pad.

Grindhouse combineert Robert Rodriguez's Planet Terror, een horrorkomedie over een groep overlevenden die tegen zombieachtige wezens vechten, en Quentin Tarantino's Death Proof, een actiethriller over een moorddadige stuntman die jonge vrouwen vermoordt met aangepaste voertuigen. Het wordt gepresenteerd als een dubbelfilm met fictieve exploitatietrailers vóór elk segment.

Het is Ted the Bellhop's eerste nacht op zijn werk... en de zeer ongebruikelijke gasten van het hotel staan ​​op het punt hem in een aantal buitensporige problemen te brengen. Het lijkt erop dat de roomservice van vanavond de ene ongelooflijke gebeurtenis na de andere serveert.

Door een bizar ongeluk komt Frank Harris terecht in Cool World, een rijk van tekenfilms. Jaren later komt cartoonist Jack Deebs, die Cool World tekent, ook over. Hij richt zijn wellustige zinnen op de geanimeerde femme fatale Holli Would, maar zij heeft zelf plannen om werkelijkheid te worden, en het is aan Frank om haar tegen te houden.

Kathy is getrouwd met Peter. Nu vraagt ​​ze zich af hoe het had kunnen zijn als ze samen was gekomen met haar oude vriend Tom. Getrouwd zijn verhindert dat, dus vraagt ​​​​ze haar vriendin Emily om naar hem toe te gaan en te kijken of ze met hem naar bed kan gaan en dan Kathy te vertellen hoe het was. Als Emily Kathy vertelt dat alles geweldig was, lijdt hun vriendschap eronder, en hetzelfde geldt voor Kathy's huwelijk. Het wordt nog ingewikkelder als Emily ontdekt dat ze zwanger is, en ze niet zeker weet of het Tom's of haar vriend Elliot is.