В жаркий июльский день 1969 года на пустынной окраине Вальехо раздаются выстрелы, оборвавшие жизнь молодой пары. Это первое заявление о себе таинственного злодея. Месяц спустя редакции газет, включая San Francisco Chronicle, получают странные послания, испещрённые шифрами. Их автор, именующий себя Зодиаком, бросает вызов властям и общественности: он требует опубликовать его шифр на первых полосах, угрожая в противном случае убить ещё дюжину невинных людей. К расследованию, помимо полиции, неофициально подключаются два очень разных сотрудника «Хроникл» — усталый, но цепкий репортёр-ветеран Пол Эйвери и тихий, одержимый деталями карикатурист Роберт Грейсмит.
Однако Зодиак не ждёт. Его новая атака — дерзкое нападение в самом сердце Сан-Франциско — доказывает, что угрозы не пустой звук. Убийца словно играет со следствием, присылая новые шифровки и издевательские открытки, каждая из которых — кусочек головоломки. Пока власти бьются над кодами, Эйвери и Грейсмит, движимые разными мотивами, начинают собственное опасное расследование, погружаясь в тёмный лабиринт намёков и намёкая, что разгадка личности маньяка может скрываться в символах, которые он так одержимо рассылает. Их настойчивость рискует привлечь внимание самого Зодиака, превратив охотников в потенциальные цели.