В солнечной Калифорнии 1969 года на окраине Вальехо происходит чудовищное преступление: неизвестный стрелок хладнокровно убивает молодую парочку. Это событие становится первой кровавой меткой, за которой вскоре следует серия загадочных писем. Их автор, именующий себя Зодиаком, шлёт в редакции крупных газет зашифрованные послания, требуя опубликовать на первых полосах тайну своей личности. В противном случае он угрожает лишить жизни ещё двенадцать невинных людей. К погоне за призраком подключаются не только полицейские из разных штатов, но и два непохожих сотрудника San Francisco Chronicle: уставший от сенсаций репортёр Пол Эвойри и тихий, одержимый головоломками карикатурист Роберт Грейсмит.
Однако Зодиак не ограничивается угрозами. Его новая атака обрушивается на город, доказывая, что это не пустые слова, а жестокая реальность. Каждое следующее письмо, каждая новая жертва и каждая оставленная шифровка превращают расследование в смертельную игру, где счёт идёт на жизни. Эвойри и Грейсмит, движимые разными мотивами, погружаются в лабиринт намёков и кодов, пытаясь опередить убийцу, который, кажется, всегда на шаг впереди и наслаждается своей публичной охотой.