4 июля 1969 года на тихой окраине калифорнийского города Вальехо происходит жестокое нападение: неизвестный преступник открывает огонь по молодой паре, убивая их на месте. Спустя месяц в редакциях ведущих газет начинают появляться зашифрованные послания, автор которых, именующий себя Зодиаком, требует опубликовать на первой полосе текст, раскрывающий его личность. В противном случае он угрожает лишить жизни ещё двенадцать человек. К расследованию, помимо полиции нескольких штатов, присоединяются опытный журналист San Francisco Chronicle Пол Эвири и начинающий художник-карикатурист Роберт Грейсмит, также сотрудник издания.
Вскоре угрозы маньяка воплощаются в реальность — Зодиак совершает новое жестокое преступление, демонстрируя своё пренебрежение к закону и обществу. Это заставляет следователей и журналистов действовать ещё активнее, пытаясь опередить убийцу и расшифровать его послания, которые могут содержать ключи к разгадке.