В солнечном Калифорнии, в городе Вальехо, лето 1969 года омрачено жестоким преступлением — на окраине города неизвестный стрелок хладнокровно убивает молодую парочку. Это преступление становится лишь первым звеном в цепи ужаса. Вскоре редакции крупных газет получают зашифрованные послания от человека, именующего себя Зодиаком. Он требует опубликовать на первых полосах шифр, скрывающий его личность, и грозит убить ещё двенадцать человек в случае отказа. К расследованию, помимо растерянной полиции, подключаются непохожие друг на друга коллеги из «San Francisco Chronicle»: харизматичный и циничный репортёр-ветеран Пол Эйвери и тихий, но дотошный карикатурист Роберт Грейсмит, чей аналитический ум видит в головоломках убийцы не просто угрозы, а ключ к разгадке.
Однако Зодиак не собирается оставаться лишь тенью за письменным столом — вскоре он наносит новый, дерзкий удар, доказывая, что его слова — не пустая бравада. Каждое новое послание, каждая новая жертва и каждая новая загадка, брошенная им, заводят расследование в тупик, сея панику среди населения. Эйвери и Грейсмит, движимые разными мотивами — сенсацией и одержимостью правдой, — начинают собственное опасное расследование, погружаясь в тёмный лабиринт, где шифры переплетаются с реальной кровью, а сам убийца, кажется, всегда на шаг впереди, насмехаясь над всеми, кто пытается его остановить.