Ein Jahr nach den Anschlägen vom 11. September beteiligt sich die CIA-Analystin Maya an der Jagd auf den Terroristen Osama bin Laden. Es wird eine zermürbende, jahrelange Suche nach Hinweisen, bin Ladens Kontaktmännern und seinem Aufenthaltsort. Das Ganze wird begleitet von vielen Rückschlägen und sogar dem Tod einer engen Kollegin Mayas - bei einem Treffen mit einem Bin-Laden-Informant wird sie Opfer eines Bombenattentats. Immer fanatischer stürzt sich Maya in die Suche, bis sie den richtigen Treffer landet: Alles deutet darauf hin, dass sich bin Laden in einem Anwesen im pakistanischen Abottabad versteckt. Und Maya bekommt von ganz oben das "Go" für die Operation "Neptun's Spear", die in der Nacht vom 2. auf den 3. Mai 2011 um 00.30 Uhr, "Zero Dark Thirty", stattfindet.

Im Sommer 1972 werden die USA nicht nur vom Vietnamkrieg erschüttert, sondern auch vom sogenannten "Watergate-Skandal". Der Einbruch in die Zentrale der Demokratischen Partei gibt den Journalisten Rätsel auf - bis Bob Woodward (Julian Morris), Redakteur der Washington Post, von einem mysteriösen Mann kontaktiert wird, der sich "Deep Throat" nennt. Dieser versorgt Woodward mit streng geheimen Informationen und riskiert dafür sein persönliches und berufliches Wohlergehen. Denn hinter "Deep Throat" steckt Mark Felt (Liam Neeson), Vize-Chef des FBI, der die erschreckenden Ermittlungsergebnisse aus erster Hand kennt und sich zwischen der Loyalität zu seinem Arbeitgeber und seinem Rechtsverständnis entscheiden muss. Als der neue FBI-Direktor Patrick Gray (Marton Csokas) schließlich versucht, die Watergate-Untersuchungen auffällig schnell zu beenden, entscheidet sich Felt, mit seinem Wissen an die Öffentlichkeit zu gehen ...