Sunset Strip Killers basiert auf einer wahren Begebenheit und folgt Doug Clark und Carol Bundy, deren Verbrechen Los Angeles in den 1980er Jahren schockierten. Unter dem Neonlicht des Sunset Strip verstrickt sich Carol, eine einsame Krankenschwester, in Doug, einen charismatischen, aber zutiefst instabilen Mann mit gewalttätigen Impulsen. Als er den Mord gesteht, wird Carol in eine dunkle und gefährliche Welt hineingezogen, der sie nicht entkommen kann. Zusammen begeben sie sich auf einen brutalen Amoklauf, der gefährdete junge Frauen ins Visier nimmt und eine Spur des Terrors in der ganzen Stadt hinterlässt.