Satt i nåtidens USA møter vi Harlan (Edward Norton), en ung mann preget av store vrangforestillinger. Harlan lever i San Fernando-dalen i California, i full overbevisning om at han i virkeligheten er en ekte cowboy.
Søskenparet Lonnie og Tobe lever sammen med stefaren Wade i enden av San Fernando-dalen utenfor Los Angeles. Den lille familien fungerer ikke helt som den skal, og alenefaren sliter med å tøyle den opprørske datteren Tobe. En meget het dag stanser Tobe for å fylle bensin, og ved pumpene møter hun den mystiske og karismatiske Harlan. Hun inviterer Harlan med på stranden, og selv om han vet han kommer til å miste jobben på bensinstasjonen, hiver han seg med. Med sin folkelige og naive cowboystil sjarmerer Harlan alle i senk; helt til han møter Tobes far. Wade liker ikke oppsynet til datterens nye beiler, og aner ugler i mosen. Etter hvert som Harlan tilbringer mer og mer tid med Tobe og blir et slags idol for Lonnie, begynner han også å vise andre sider av seg selv, og den lille familien blir kjent med en paranoid og ukjent side ved den tilsynelatende så karismatiske cowboyen.
David Jacobson er manusforfatter og regissør. DOWN IN THE VALLEY er hans tredje film. Han har tidligere skrevet og regissert filmene DHAMER (2002) og CRIMINAL (1994).