Palo Alto menjalin cinta segitiga yang penuh dengan nafsu, kebosanan, dan penghancuran diri. April (Emma Roberts) yang Pemalu dan sensitif, tergoda cinta terlarang dengan pelatih sepak bola nya (James Franco) dan cinta tak berbalas pada stoner manis Teddy (Jack Kilmer).

Emily (Zoe Levin), yang menawarkan kenikmatan seksual kepada anak-anak yang ingin mencoba jalan baru, dan eksploitasi semakin berbahaya dengan Teddy dan sahabatnya Fred (Nat Wolff), yang perilakunya mungkin atau tidak mungkin sosiopat.