В солнечном июле 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, наполненные шифрами. Их автор, именующий себя Зодиаком, бросает вызов общественности: он требует опубликовать его шифр на первой полосе, угрожая в противном случае убить двенадцать невинных людей. К расследованию, помимо растерянной полиции, подключаются два непохожих коллеги из «Хроники» — циничный, видавший виды репортёр Пол Эйвери и тихий, одержимый головоломками карикатурист Роберт Грейсмит.
Инцидент в Вальехо оказался лишь началом. Пока власти ломают голову над первым шифром, Зодиак наносит новый, ещё более дерзкий удар, оставляя после себя новые жертвы и ещё больше запутанных посланий. Авери и Грейсмит, движимые разными мотивами, погружаются в опасную игру с убийцей, который, кажется, наслаждается вниманием и издевается над своими преследователями. Их расследование превращается в гонку со временем, где каждая новая загадка может стать ключом к личности маньяка или привести к очередной трагедии.