В солнечной Калифорнии 1969 года на окраине Вальехо происходит чудовищное преступление: неизвестный хладнокровно расстреливает молодую пару. Это событие становится первой кровавой меткой, оставленной человеком, который вскоре наведёт ужас на весь штат. Месяц спустя редакции газет, включая San Francisco Chronicle, получают зашифрованные послания. Их автор, именующий себя Зодиаком, цинично требует опубликовать на первых полосах тайну его личности, угрожая в противном случае убить двенадцать невинных людей. К погоне за призраком подключаются не только полиция, но и два непохожих сотрудника газеты: уставший от сенсаций, но азартный репортёр Пол Эйвери и тихий, одержимый головоломками карикатурист Роберт Грейсмит.
Пока власти ломают головы над шифром, Зодиак не шутит — он совершает новое жестокое нападение, доказывая, что его угрозы смертельно серьёзны. Каждое письмо убийцы становится изощрённой насмешкой над беспомощностью правоохранителей. Эйвери и Грейсмит, движимые разными мотивами, оказываются втянуты в опасную игру, где ставка — человеческие жизни, а единственная нить — загадочные символы, присланные самим монстром. Их расследование превращается в гонку со временем, ведь где и когда прозвучит следующий выстрел Зодиака, не знает никто.