4 июля 1969 года на тихой окраине калифорнийского Вальехо неизвестный преступник открывает огонь по молодой паре. Спустя месяц в редакциях ведущих газет появляются зашифрованные послания, где автор, именующий себя Зодиаком, требует опубликовать на первых полосах разгадку его личности. В противном случае он угрожает лишить жизни ещё двенадцать ни в чём не повинных людей. 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, совершив очередное жестокое нападение. Это преступление не только усиливает панику среди жителей, но и подстёгивает Эйвери с Грейсмитом активнее включиться в поиски неуловимого маньяка. Их сотрудничество, объединяющее профессиональный опыт репортёра и аналитический ум карикатуриста, становится ключевым элементом в запутанной охоте на одного из самых загадочных убийц в истории Америки.