Grindhouse sera composé de deux segments (deux histoires indépendantes) d'environ 1h15 séparés par des fausses pubs et des fausses bandes-annonces (dont une pour un film X intitulé Cowgirls in Sweden réalisée par Tarantino et probablement d'autres de films de blaxploitation ou de kung-fu) conçues par les deux réalisateurs et leurs amis tel que Eli Roth (Hostel).
Le segment de Tarantino, intitulé Death Proof, s'intéressera à un tueur en série.
Celui de Rodriguez, Planet Terror, mettra en scène un shérif opposé à des zombies.