Portland, Oregon. Accroché au flanc d'un train de marchandises, Alex, 16 ans, provoque accidentellement la mort d'un gardien de sécurité. Bien que criblé de remords, l'adolescent n'en souffle mot à personne et fait disparaître sa planche à roulette, innocente arme du crime.
Quelques jours plus tard débarque dans son école le détective de police Richard Lu, chargé de l'enquête. Celui-ci passe à l'examen tous les rouli-planchistes qui fréquentent Paranoid Park, le funeste incident étant survenu à un jet de pierre de là. Lu viendra-t-il à bout de percer la carapace de cet adolescent écartelé entre le divorce de ses parents, une petite amie envahissante et un évident mal de vivre?