В жаркий июльский день 1969 года на пустынной окраине Вальехо раздаются выстрелы, оборвавшие жизнь молодой парочки. Это первое заявление о себе таинственного злодея. Месяц спустя редакции газет, включая San Francisco Chronicle, получают странные послания, набитые шифрами. Их автор, именующий себя Зодиаком, хвастается совершённым убийством и требует напечатать на первой полосе расшифрованное письмо, в котором якобы скрыта его личность. В противном случае он угрожает лишить жизни ещё двенадцать невинных людей. К безумной охоте подключаются не только полицейские из разных штатов, но и два коллеги из Chronicle: уставший от сенсаций, но азартный репортёр Пол Эйвери и тихий, одержимый головоломками карикатурист Роберт Грейсмит.
Пока власти пытаются разгадать код и схватить преступника, Зодиак не собирается останавливаться. Его новая жертва падает от пули в самом сердце Сан-Франциско, посреди бела дня. Каждое новое письмо убийцы — это издевательская игра с полицией и прессой, сложная головоломка и насмешка. Эйвери и Грейсмит, такие разные, оказываются втянуты в опасное противостояние с неуловимым маньяком, который, кажется, всегда на шаг впереди. Их расследование становится личной навязчивой идеей, граничащей с одержимостью, ведь Зодиак явно получает удовольствие от публичности и сам провоцирует эту погоню.