В солнечной Калифорнии 1969 года на окраине Вальехо происходит чудовищное преступление: неизвестный преступник хладнокровно расстреливает молодую парочку. Это событие становится первой кровавой меткой, оставленной человеком, который вскоре наведёт ужас на весь штат. Месяц спустя в редакциях газет появляются загадочные письма, полные шифров и угроз. Их автор, именующий себя Зодиаком, требует опубликовать на первых полосах тайный код, якобы раскрывающий его личность, и грозит убить ещё двенадцать человек в случае отказа. Расследование начинают не только полицейские, но и два непохожих сотрудника San Francisco Chronicle: харизматичный, циничный репортёр Пол Эйвери и тихий, одержимый головоломками карикатурист Роберт Грейсмит.
Однако Зодиак не собирается останавливаться на угрозах. Пока власти ломают голову над его шифрами, убийца совершает новое нападение, доказывая, что его слова — не пустая бравада. Каждое новое письмо, каждая новая жертва и каждая загадка становятся частью смертельной игры, в которую всё глубже погружаются Эйвери и Грейсмит. Их настойчивость оборачивается опасностью, ведь Зодиак начинает следить не только за своими случайными жертвами, но и за теми, кто пытается его вычислить, превращая охоту в двойную погоню.