В жаркий июльский день 1969 года на пустынной 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, полные загадочных символов. Их автор, именующий себя Зодиаком, бросает вызов властям и общественности, требуя опубликовать на первых полосах шифр, в котором, по его словам, скрыто его имя. В расследование, помимо полиции, втягиваются два непохожих сотрудника «San Francisco Chronicle»: уставший от сенсаций, но азартный репортёр Пол Эйвери и тихий, одержимый головоломками карикатурист Роберт Грейсмит.
Однако Зодиак не ограничивается угрозами. Его новые письма, ещё более издевательские и криптографически сложные, приходят уже после очередных жестоких нападений. Убийца явно наслаждается своей безнаказанностью и публичной игрой, в которую втянул газеты и всю страну. Пока власти безуспешно бьются над шифрами, Эйвери и Грейсмит, движимые разными мотивами, начинают собственное параллельное расследование, постепенно погружаясь в тёмный лабиринт намёков, где каждая разгаданная символа может стать ключом к личности одного из самых неуловимых серийных убийц в истории.