4 июля 1969 года на тихой окраине Вальехо в Калифорнии неизвестный преступник открывает огонь по молодой влюблённой паре. Спустя месяц в редакции ведущих газет начинают поступать зашифрованные послания, где автор, именующий себя Зодиаком, требует опубликовать на первой полосе разгадку его личности, угрожая в противном случае убить ещё двенадцать человек. К расследованию, помимо полиции из разных штатов, присоединяются опытный журналист San Francisco Chronicle Пол Эйвери и начинающий карикатурист из той же газеты Роберт Грейсмит.
Вскоре Зодиак совершает новое жестокое нападение, подтверждая свои угрозы и сея панику среди жителей. Эйвери и Грейсмит, объединив усилия, погружаются в запутанную игру с убийцей, пытаясь расшифровать его послания и опередить следующие шаги маньяка. Их расследование превращается в опасную гонку со временем, где на кону — жизни невинных людей.