4 июля 1969 года на окраине калифорнийского города Вальехо происходит жестокое нападение: неизвестный преступник открывает огонь по молодой паре, убивая их на месте. Спустя несколько недель в редакциях ведущих газет появляются закодированные послания, где автор, именующий себя Зодиаком, заявляет о готовности лишить жизни ещё двенадцать человек, если загадочный шифр, скрывающий его имя, не напечатают на первой полосе. К расследованию, помимо правоохранительных органов, присоединяются опытный журналист San Francisco Chronicle Пол Эйвери и начинающий художник-карикатурист Роберт Грейсмит, также сотрудник издания. Вскоре Зодиак вновь демонстрирует свою жестокость, совершая новое преступление.
Расследование быстро обрастает сложностями: убийца продолжает издеваться над властями, присылая новые письма с угрозами и фрагментами шифров. Эйвери, используя свои связи и опыт, пытается выйти на след преступника через анализ его сообщений и предыдущих преступлений. Грейсмит, первоначально наблюдавший со стороны, всё глубже погружается в дело, обнаруживая неожиданные детали, которые ускользают от профессионалов. По мере того как Зодиак усиливает давление, дуэт журналистов сталкивается не только с внешними опасностями, но и с внутренним сопротивлением коллег и скептицизмом властей.
