《断头谷》在十八世纪末的纽约，警方仍然采用古老的办案方式逼供罪犯。年轻的警察伊查布·克莱恩（约翰尼·德普JohnnyDepp饰）信奉科学的办案方法，因此被这座城市所吸引。被同龄人排挤，他被派往一个名叫断头谷的小镇处理一起连环杀人案。断头谷一直流传着关于“无头骑士”的传说。据说他是黑森林佣兵，因为嗜血而战斗。被敌人截断后，他孤独的灵魂一直在断头谷游荡。在漆黑多风的夜晚，他骑着快马，手持大斧砍下路人的头颅。两个月内，镇上三人被谋杀。克瑞恩搬进了当地富人范塔索（迈克尔刚本饰）的家中。他没有把“无头骑士”的传说当回事。然而，有人相继死去。小镇的治安官长，他不得不相信传说的存在，也更加坚定了查明真相的决心。经过一番调查，克莱恩将自己的疑虑放在了方塔索身上。与此同时，他与范塔索的女儿卡特里娜（克里斯蒂娜·里奇ChristinaRicci饰）萌芽的爱情也遭到残酷的折磨……