David Gale est un professeur dans le couloir de la mort au Texas. À quelques jours de son exécution, son avocat négocie un demi-million de dollars pour qu’il raconte son histoire à Bitsey Bloom, une journaliste d’un grand magazine d’information. Elle a la réputation de garder les secrets et de protéger ses sources. Il lui raconte comment il s’est retrouvé dans le couloir de la mort, révélé par une série de longs flashbacks.
Gale est chef du département de philosophie de l’université d’Austin et membre actif de DeathWatch, un groupe de défense qui milite contre la peine capitale. Lors d’une fête de fin d’études, il rencontre Berlin, une séduisante étudiante diplômée qui a été expulsée de l’école. Lorsque Gale se saoule à la fête, elle le séduit et ils ont des rapports sexuels. Elle accuse ensuite faussement Gale de viol. Le lendemain, il perd un débat télévisé avec le gouverneur du Texas lorsqu’il est incapable de prouver qu’un homme manifestement innocent a été exécuté pendant le mandat du gouverneur. Après avoir perdu le débat, Gale est arrêté et accusé de viol. Bien que l’accusation de viol contre Gale soit plus tard abandonnée, le mal était déjà fait, et sa famille, son mariage, sa carrière universitaire et sa réputation sont tous détruits.
Constance Harraway, une collègue activiste de DeathWatch, est une amie proche de Gale qui le console après que sa vie se soit effondrée, et la paire a des relations sexuelles. Cependant, le lendemain, Harraway est découverte violée et assassinée, étouffée par un sac plastique collé sur sa tête. L’autopsie révèle qu’elle a été forcée d’avaler la clé des menottes utilisées pour l’attacher, une technique de torture psychologique utilisée par la Securitate sous le régime communiste de Nicolae Ceauşescu, contre laquelle Gale et Harraway avaient tous deux protesté. Les preuves matérielles sur la scène du crime désignent Gale, qui est reconnu coupable de viol et de meurtre et est condamné à mort.
Dans le présent, Bloom enquête sur l’affaire entre ses visites avec Gale. Elle en vient à penser que les preuves apparentes contre Gale ne tiennent pas la route. Elle est suivie à plusieurs reprises dans sa voiture par Dusty Wright, un ancien amant et collègue présumé d’Harraway, qu’elle soupçonne d’être le véritable tueur. Wright transmet à Bloom des preuves qui suggèrent que Gale a été piégée, laissant entendre que le véritable meurtrier a filmé le crime. Bloom suit cette piste jusqu’à ce qu’elle trouve une cassette révélant que Harraway, qui souffrait d’une leucémie en phase terminale, s’était suicidé de manière élaborée pour faire croire à un meurtre. Wright est vu sur la bande vidéo, agissant comme son complice, ce qui implique qu’ils ont piégé Gale dans le cadre d’un plan visant à discréditer la peine de mort en conspirant pour exécuter une personne innocente, et en publiant par la suite des preuves des circonstances réelles.
Une fois que Bloom et son assistant trouvent cette preuve, il ne reste que quelques heures avant l’exécution prévue de Gale. Elle tente de remettre la cassette aux autorités à temps pour empêcher l’exécution. Elle arrive à l’unité de Huntsville au moment où le directeur annonce que l’exécution a eu lieu. La cassette est ensuite diffusée, provoquant un tollé médiatique et politique autour de l’exécution d’un homme innocent. Plus tard, Wright reçoit le cachet que le magazine Bloom’s a accepté de payer pour l’interview et le remet à l’ex-femme de Gale en Espagne, accompagné d’une carte postale de Berlin à San Francisco, dans laquelle il s’excuse et avoue que l’accusation de viol qui a fait dérailler la vie et la carrière de Gale était fausse. Son ex-femme semble désemparée, sachant que Gale a dit la vérité et qu’elle lui a effectivement volé leur enfant.
Beaucoup plus tard encore, une cassette vidéo intitulée « Off the Record » est livrée à Bloom. Cette cassette reprend au moment où Wright confirme la mort d’Harraway. Elle se poursuit en le montrant s’écartant pour permettre à Gale, également présent et partie prenante du suicide, de caresser le corps de son amant, laissant délibérément ses empreintes digitales sur le sac en plastique. Il se lève ensuite et met fin à l’enregistrement, laissant Bloom abasourdi par la vérité selon laquelle le couple s’est délibérément sacrifié pour discréditer la peine capitale.