4 июля 1969 года на тихой окраине калифорнийского города Вальехо происходит жестокое нападение: неизвестный преступник открывает огонь по молодой паре. Спустя месяц в редакциях ведущих газет начинают появляться закодированные послания, где автор, именующий себя Зодиаком, требует опубликовать на первой полосе расшифрованный текст, раскрывающий его личность, угрожая в противном случае убить ещё двенадцать человек. К расследованию, помимо полиции нескольких штатов, присоединяются опытный журналист San Francisco Chronicle Пол Эйвери и начинающий художник-карикатурист Роберт Грейсмит, также сотрудник издания. Вскоре Зодиак вновь напоминает о себе, совершая новое преступление.
Расследование быстро обрастает загадками: убийца не только продолжает присылать письма с шифрами и насмешками, но и проявляет невероятную изобретательность, запутывая следы. Эйвери, используя свои связи и опыт, пытается выйти на след преступника через анализ его сообщений и психологический портрет. Грейсмит, initially просто наблюдающий со стороны, всё глубже погружается в детали дела, обнаруживая неожиданные закономерности. Его одержимость растёт, и вскоре он начинает собственное неофициальное расследование, рискуя не только карьерой, но и безопасностью.
