No dia do aniversário de 18 anos de India Stoker (Mia Wasikowska), seu pai sofre um acidente de carro e morre. A convivência desta garota tímida com a sua mãe (Nicole Kidman) torna-se ainda mais problemática, fato agravado pela visita dos parentes durante o funeral. Entre os familiares presentes, está o tio Charlie (Matthew Goode), um aventureiro que passou a vida inteira entre as cidades da Europa, sem dar sinal de vida. India nunca soube da existência desse homem, mas logo a sua presença traz à tona o sombrio passado da família Stoker.

Ottway (Liam Neeson) trabalha em um lugar isolado no Alasca e seu papel é manter os lobos afastados dos funcionários de sua empresa. Certo dia, quando retornava à cidade para matar a saudade da esposa (Anne Openshaw), o avião cai. Feridos e sem alimentos, os sobreviventes lutam pela vida e tentam reencontrar a civilização. O problema é que o local em que se encontram é dominado por uma alcateia de lobos faminta, em número maior e disposta a manter seu território. Agora todos estão em risco absoluto e Ottway conhece como ninguém o inimigo que tem pela frente.

Durante os anos 60 e 70, o medo aumenta em São Francisco com os ataques de um assassino maníaco chamado Zodíaco. Investigadores e jornalistas tentam descobrir a identidade do assassino e levá-lo à justiça. Enquanto isso, Zodíaco provoca as autoridades com mensagens crípticas, cifras e telefonemas ameaçadores.