В начале июля 1969 года в тихом уголке близ калифорнийского Вальехо происходит жуткая трагедия: неведомый злоумышленник жестоко убивает молодую влюблённую пару. Это событие становится началом череды загадочных убийств, которые сотрясают весь штат. Спустя месяц редакции газет получают странные письма, зашифрованные загадочными символами. Преступник, представившийся как Зодиак, называет себя ответственным за убийства и ставит условие: если его шифр не появится на первых полосах, он продолжит убивать. Полиция в замешательстве, так как убийца действует хладнокровно и незаметно, наслаждаясь вниманием СМИ.
К расследованию подключаются журналисты. Репортёр Пол Эйвери из San Francisco Chronicle, известный своей смелостью, и карикатурист Роберт Грейсмит, которого сначала считают посторонним, начинают своё расследование. Интуитивный и одержимый разгадкой, Грейсмит постепенно соединяет улики воедино. Но пока он пытается понять личность Зодиака, тот продолжает свои насмешки, отправляя новые послания и совершая новые преступления. Одержимость журналистов раскрыть правду ставит их собственные жизни в серьезную опасность.