Les détectives William Somerset (Morgan Freeman) et David Mills (Brad Pitt) enquêtent sur une série de meurtres atroces. Le tueur, John Doe (Kevin Spacey), s’inspire des sept péchés capitaux et met en scène chaque scène de crime comme le symbole macabre de l’un d’eux. Le détective expérimenté Somerset est sur le point de prendre sa retraite, tandis que l’impulsif Mills vient de s’installer en ville avec son épouse Tracy (Gwyneth Paltrow). Ensemble, ils suivent les traces du tueur, qui entraîne peu à peu les enquêteurs dans son plan machiavélique.