Dans son petit appartement new-yorkais où il vit avec sa femme, Leeward, musicien talentueux et atypique, compose des morceaux à l'aide de jouets de sa fille de trois ans, Rainbow. Lilas, jeune vidéaste, traîne sa valise de squats d'artistes underground en galeries branchées, en espérant percer dans le milieu fermé de l'art contemporain. Leur rencontre pourrait bien les pousser à enfin accomplir leurs rêves...

Se déroulant dans le désert de Mojave, le film suit un comédien en panne jouant dans des clubs à travers le sud-ouest, se dirigeant vers Los Angeles pour rencontrer son ex-fille.

Centré sur le bien-aimé terrier de Laurie Anderson, sa chienne Lolabelle, qui est décédée en 2011, Heart of a Dog est un essai qui mêle souvenirs d’enfance, journal intime en vidéo, rêveries autour de la collecte de données, de la culture de surveillance, de la conception bouddhiste de la vie après la mort, et des hommages chaleureux aux artistes, musiciens et penseurs qui l’ont inspirée.