Nhạc nền của Mulholland Drive do Angelo Badalamenti giám sát chỉ đạo. Bộ phim đã giúp ông giành lấy hai đề cử danh giá của Viện phim Mỹ (AFI) và Viện Hàn lâm Nghệ thuật Điện ảnh và Truyền hình Anh (BAFTA) cho hạng mục âm nhạc.[102][103] Ngoài ra, ông cũng là người từng cộng tác với Lynch trong các dự án trước đây như Blue Velvet và Twin Peaks.[104] Trong phim, Badalamenti đảm nhận một vai diễn khách mời nhỏ.

Các nhà phê bình cho rằng âm nhạc mang điềm gở của Badalamenti, thứ âm nhạc mà nhiều người mô tả là "đen tối nhất từ trước đến nay" của ông[105] có vai trò rất lớn trong việc tạo ra khung cảnh huyền bí vào đầu phim khi người phụ nữ bí ẩn xuất hiện trong chiếc limousine.[106] Đó là thứ âm nhạc trái ngược hoàn toàn với những giai điệu tươi vui, tràn đầy hy vọng khi Betty lần đầu đặt chân đến Los Angeles,[104] đóng vai trò như một sự kết hợp "mang tính dẫn dắt cảm xúc người xem".[105] Nhà báo Daniel Schweiger bình luận rằng âm nhạc của Badalamenti thay đổi từ "kinh dị gần như bất động sang nhạc jazz noir rồi đến các phản âm", nơi "nhịp điệu đóng vai trò khuếch trương sự gia tăng chóng mặt của bóng tối vô tận". Badalamenti sử dụng một kiểu thiết kế âm thanh riêng biệt để áp dụng vào bộ phim. Theo đó, ông cung cấp cho Lynch nhiều bản nhạc, mỗi bản mang nhịp độ chậm, có thời lượng từ mười đến mười hai phút. Họ gọi những đoạn nhạc này là "củi".[107] Việc của Lynch chỉ là "lấy những mảnh 'củi' đó mang đi thử nghiệm để tạo ra những đoạn nhạc quái đản nhất trong phim".[105]

Lynch sử dụng hai bài nhạc pop từ những năm 1960 rồi phát chúng nối tiếp nhau và cho hai nữ diễn viên hát nhép theo trong phân đoạn ở trường quay. Theo một nhà phân tích về âm nhạc thường được sử dụng trong các bộ phim của Lynch, các nữ nhân vật của ông thường không thể giao tiếp qua các kênh đối thoại thông thường do bị bóp nghẹt âm thanh giống như hát nhép.[108] Bài hát đầu tiên trong số này là Sixteen Reason của Connie Stevens, được bật trong khi máy quay di chuyển ngược về phía sau. Bài hát thứ hai mang tên I Told Ev'ry Little Star. Phiên bản gốc của bài hát này thực ra do Jerome Kern sáng tác dưới hình thức một bản song ca, nhưng trong bản tái hiện này, nó được độc diễn bởi Linda Scott. Học giả điện ảnh Eric Gans một mặt coi I Told Ev'ry Little Star như một sự trao quyền cho Betty, mặt khác, cho rằng nó đại diện cho âm hưởng đồng tính luyến ái trong Mulholland Drive.[109] Tuy nhiên, không giống như bản Sixteen Reason, nhiều đoạn nhạc trong I Told Ev'ry Little Star đã bị làm méo, dụng ý mô tả "một sự tách biệt về mặt âm thanh mang tính nhân dạng" trong Camilla.[108] Nhà sản xuất âm nhạc Mike Smaczylo nhận định một trong những phân đoạn "gây ấn tượng sâu sắc nhất" trong phim diễn ra ở nhà của Adam Kesher, nơi anh ta phát hiện vợ mình ngủ với tay lau dọn vệ sinh hồ bơi. Khi Adam dừng xe ở trước sân, phát hiện điều không ổn và bước vào nhà, ngay lập tức, ca khúc The Beast của Milt Buckner vang lên. Điều lý thú là đoạn nhạc diễn ra trong một khung cảnh rất đỗi hỗn loạn, trong khi giai điệu bài hát lại vô cùng vui tươi, ý vị. Smaczylo khẳng định bằng sự hòa quyện giữa "bi thảm, ảo ảnh và chất trào phúng tột cùng", Mulholland Drive là "nhiều thứ đối với nhiều người, nhưng không thể chối cãi, nó đã thiết lập một hình mẫu ngất trời về tầm vóc mà sự cẩn trọng với âm nhạc lẫn âm thanh có thể nâng tầm nghệ thuật điện ảnh".[110]

Bản lề của phim là cảnh trong một nhà hát đêm khuya khác thường có tên Club Silencio, nơi một người biểu diễn thông báo "No hay banda (không có ban nhạc nào cả)... nhưng không, dường như có một ban nhạc ở đây". Đoạn phim thay đổi từ tiếng Anh sang tiếng Tây Ban Nha rồi đến tiếng Pháp khiến người xem cảm thấy như đây là "một sự kết hợp độc đáo và cừ khôi nhất trong một bộ phim độc đáo và cừ khôi".[53] Ngoài ra, phiên bản hát chay tiếng Tây Ban Nha của bài hát Crying (Llorando) do ca sĩ Rebekah Del Rio trình bày vang lên trên khán phòng thưa thớt không một bóng người ở Club Silencio xuất sắc đến độ "khiến cả buổi diễn như dừng lại... ngoại trừ chẳng có buổi diễn nào để dừng cả".[68] Lynch từng muốn sử dụng phiên bản Crying do Roy Orbison trình bày trong Blue Velvet, nhưng lập tức thay đổi ý định khi nghe In Dreams.[10] Del Rio kể lại ngày cô nhận được hợp đồng thu âm bản gốc của bài hát, Lynch đã bay đến tận Nashville – quê nhà của nữ ca sĩ để yêu cầu cô hát cho ông nghe thử. Trong lúc hát, cô không hề hay biết rằng Lynch đang lén thu âm lại. Vị đạo diễn chỉ sử dụng ca khúc của Del Rio cho một đoạn duy nhất trong phim.[111] Bài hát giống như một sự chiều chuộng cuối cùng dành cho cặp đôi Betty và Rita đang mê say, khóc lóc bên nhau trước khi hai người bị chia tách vĩnh viễn bởi sự xuất hiện của Diane và Camilla. Theo một học giả điện ảnh, bài hát cùng toàn bộ khung cảnh nơi sân khấu lúc đó chính là điểm đánh dấu cho sự tan rã về mặt nhân cách của Betty và Rita, cũng như mối quan hệ của họ.[53] Bằng cách sử dụng nhiều kênh ngôn từ đa dạng cùng âm nhạc khác nhau trong việc miêu tả những cảm xúc sơ khởi như vậy, Lynch thể hiện sự bất tin vào diễn ngôn trí tuệ bằng cách trừu tượng hóa mọi vật thông qua thanh âm và hình ảnh.[40] Mặt khác, hiệu ứng mất phương hướng còn tồn tại ngay cả khi ca khúc của Del Rio đã kết thúc thường được xem như "một phiên bản khác cho bức vẽ Ceci n'est pas une pipe của René Magritte".[112]