В жаркий июльский день 1969 года на тихой окраине Вальехо раздаются выстрелы, оборвавшие жизнь молодой пары. Это первое заявление о себе таинственного злодея, который вскоре начнёт держать в страхе всю Северную Калифорнию. Месяц спустя редакции газет получают странные послания, наполненные шифрами и угрозами. Автор, именующий себя Зодиаком, требует опубликовать на первых полосах расшифрованное письмо, в котором скрыта разгадка его личности, иначе он убьёт двенадцать невинных людей. К расследованию, помимо полиции, неофициально подключаются два коллеги из «San Francisco Chronicle»: уставший от рутины, но азартный криминальный репортёр Пол Эйвери и тихий, одержимый головоломками карикатурист Роберт Грейсмит.
Игра только начинается. Пока власти ломают голову над первым шифром, Зодиак наносит новый удар, доказывая, что его угрозы — не пустой звук. Его письма становятся всё наглее, а шифры — сложнее, превращаясь в кошмар для криптографов. Эйвери, гоняясь за сенсацией, и Грейсмит, движимый одержимостью разгадать тайну, оказываются втянуты в опасную игру с безжалостным манипулятором, который явно наслаждается вниманием всей страны. Их расследование превращается в навязчивую погоню за тенью, где каждая новая зацепка может стать последней.