В солнечном Калифорнии 1969 года на тихой окраине Вальехо происходит жуткое преступление: неизвестный хладнокровно расстреливает молодую пару. Это кровавое начало положит начало одной из самых мрачных загадок в истории США. Вскоре редакции газет, включая San Francisco Chronicle, начинают получать зловещие шифрованные послания от человека, именующего себя Зодиаком. Он требует опубликовать на первых полосах тайну его личности, угрожая в противном случае убить ещё двенадцать человек. К расследованию, помимо растерянной полиции, неофициально подключаются два очень разных сотрудника Chronicle: циничный, видавший виды репортёр Пол Эйвери и тихий, но одержимый деталями карикатурист Роберт Грейсмит.
Пока власти пытаются взломать код писем, Зодиак не шутит — он совершает новое жестокое нападение, доказывая, что его угрозы реальны. Каждое новое послание убийцы — это и насмешка, и вызов. Эйвери и Грейсмит, движимые разными мотивами, оказываются втянуты в опасную игру в кошки-мышки с неуловимым маньяком. Их расследование становится навязчивой идеей, которая начинает угрожать не только карьере, но и их жизням, по мере того как они всё глубже погружаются в тёмный лабиринт шифров, намёков и паранойи, оставленный Зодиаком.