肯尼迪的遇刺成为了一桩美国历史上的悬案，电影重新审视了那一段历史，到底杀手是一个普通人，还是整个庞大的政治阴谋，真相和幻象，都在调查中渐渐露出端倪。总统遇刺的两小时内，官方认定的凶手即被逮捕，他就是里·哈威·奥斯瓦多。然而巧合的是，在随后的一个小时，这个嫌疑犯却火速被一名流氓杀死。经过调查，官方还是认定里·哈威·奥斯瓦多为真凶。但是，三年后的一个美国地方检察官吉姆·加里森（凯文·科斯特纳KevinCostner饰），却发现肯尼迪中弹的蹊跷，从而推测当年官方的误判，接下来，他的侦查牵连着一个历史上的惊天阴谋。
即将卸任的总统德怀特·D·艾森豪威尔 (Dwight D. Eisenhower)在 1961 年的告别演说中对军工联合体的建设发出了警告。约翰·F·肯尼迪 (John F. Kennedy)继任总统，其任职期间经历了猪湾入侵和古巴导弹危机，直至1963 年 11 月 22 日在德克萨斯州达拉斯迪利广场遇刺身亡。苏联叛逃者李·哈维·奥斯瓦尔德因谋杀警官JD·蒂皮特而被捕，并因两起谋杀案受审，但被夜总会老板杰克·鲁比杀害。新奥尔良地方检察官吉姆·加里森和他的团队调查新奥尔良与肯尼迪遇刺案的潜在联系，其中包括私人飞行员大卫·费里，但他们的调查遭到联邦政府公开谴责，加里森结束了调查。
1966 年，加里森阅读了沃伦报告并注意到他认为存在多项不准确之处后，调查重新开始。加里森和他的工作人员审问与奥斯瓦尔德和费里有关的人。其中一位证人是威利·奥基夫（Willie O'Keefe），一名因拉客而入狱五年的男妓，他说他亲眼目睹费里与一个名叫“克莱·伯特兰”的男子谈论刺杀肯尼迪的事情，并且他曾短暂见过奥斯瓦尔德。加里森和他的团队推测奥斯瓦尔德是中央情报局特工，并被陷害实施暗杀。
1967 年，加里森和他的团队与几位目击者进行了交谈，其中包括吉恩·希尔 (Jean Hill)，一位老师，她说她亲眼目睹一名枪手从“草丘”（一座小山）上开枪，特勤局威胁她说三枪来自德克萨斯州学校据说奥斯瓦尔德枪杀了肯尼迪，她的证词被沃伦委员会改变了。加里森的工作人员还从保管库试射了一支空步枪，得出的结论是奥斯瓦尔德的神枪手太差，无法开枪，而且射手不止一名。加里森开始相信“伯特兰”确实是新奥尔良商人克莱·肖。加里森采访了肖，肖否认曾见过费里、奥基夫或奥斯瓦尔德。
一些关键证人变得害怕并拒绝作证，而其他人，例如鲁比和费里，则死于可疑的情况。费里死前告诉加里森，有人密谋刺杀肯尼迪。加里森在华盛顿遇到了一位自称“X”的高层人物。他建议在政府最高层发动政变，暗示中央情报局、黑手党、军工联合体、特勤局、联邦调查局和时任副总统林登·约翰逊的成员要么是同谋，要么是有动机的。以掩盖刺杀事件的真相。X暗示肯尼迪被杀是因为他想让美国退出越南战争并解散中央情报局。X鼓励加里森继续挖掘并起诉肖。不久之后，加里森指控肖密谋谋杀肯尼迪。
加里森的一些工作人员开始怀疑他的动机，不同意他的方法，并退出调查。加里森的妻子莉兹抱怨说，加里森花在办案上的时间比陪伴自己家人的时间还多，他的婚姻陷入紧张。在给女儿打来一通险恶的电话后，莉兹指责加里森自私，仅仅因为肖的同性恋而攻击他。此外，加里森还被媒体批评为浪费纳税人的钱来调查阴谋论。加里森怀疑与暗杀马丁·路德·金和暗杀罗伯特·F·肯尼迪有关。
肖的审判发生在 1969 年。加里森向法庭提出驳回单子弹理论，提出了一个场景，其中三名刺客开了六枪，并诬陷奥斯瓦尔德谋杀了肯尼迪和蒂皮特，所有这些都是为了让约翰逊成为总统这样他就可以升级越南战争并丰富国防工业。然而，陪审团经过不到一小时的审议后宣布肖无罪。虽然起诉失败，但加里森的决心赢得了妻子和孩子的尊重，并修复了与家人的关系。