Die junge und hochbegabte Catherine durchforscht nach dem Tod ihres Vaters eines brillanten Mathematikprofessors, dessen Aufzeichnungen, um auf Spuren seiner früheren Genialität zu stoßen. Denn mit zunehmendem Alter ihres Vaters wurde sein Genie immer mehr von geistiger Umnachtung beeinträchtigt. Ein ehemaliger Student ihres Vaters verliebt sich in sie und unterstützt sie bei der Reise in ihre Vergangenheit. Im Verlauf der Suche muss sich die junge Frau mehr und mehr ihren eigenen Ängsten stellen: Hat sie womöglich nicht nur die Genialität ihres Vaters geerbt, sondern auch seine Krankheit?

In der sonnigen Bay Area San Franciscos beginnt 1968 eine grausame Mordserie. Der unbekannte Killer lauert verliebten Pärchen auf und bringt sie um. Anschließend führt er Polizei und Presse mit kryptischen Briefen, in denen er sich Zodiac nennt und seiner Untaten brüstet, an der Nase herum. Zeitungsreporter und Fahnder aus vier Distrikten suchen nach dem Mörder. Als ein Teenager seine Attacken überlebt und ihn als weiß Maskierten beschreibt, bricht Panik in der Stadt aus. Der unlösbare Fall wird bald zur Obsession für die vier Detectives.