4 июля 1969 года на окраине города Вальехо в Калифорнии неизвестный преступник открывает огонь по влюблённой паре. Спустя месяц в редакции крупных газет начинают поступать зашифрованные послания, где автор, именующий себя Зодиаком, требует опубликовать на первой полосе текст, раскрывающий его личность, угрожая в противном случае убить ещё двенадцать человек.
К расследованию этого запутанного дела, помимо полицейских из разных штатов, присоединяются опытный журналист из San Francisco Chronicle Пол Эйвери и молодой карикатурист Роберт Грейсмит, работающий в той же газете. Вскоре убийца совершает новое нападение, усугубляя атмосферу страха и неопределённости.