In een zonnebloemenveld wordt het levenloze lichaam van een tiener ontdekt. Tegelijkertijd volgt een verkoper de gebeurtenissen op televisie, terwijl in een klein dorpje in Castilla-León de ontdekking van een prehistorische grot zorgt voor de komst van speleoloog Esteban, zijn assistent Pedro en zijn verloofde Gabi. De hoofdcommissaris van het dorpje denkt na over zijn pensioen, terwijl zijn schoonzoon en (mogelijke) opvolger wilt ontsnappen aan de verveling van zijn baan en huwelijk. 'La Noche de los Girasoles' toont vanuit zes perspectieven hoe door een reeks heftige gebeurtenissen de levens van al deze mensen samen komen.