十八世紀末期的紐約,警察們仍延用古老的辦案方式對罪犯刑訊逼供。年青的警察伊卡布·克瑞恩(約翰尼·戴普飾)篤信科學辦案,因此被排擠至斷頭谷小鎮調查連環兇殺案。當地流傳著無頭騎士的傳說——黑森林雇傭軍因嗜血而戰被割去頭顱后,其孤魂每逢月黑風高便騎馬揮斧斬人首級。兩個月內已有三人遇害,克瑞恩住進富豪范塔索(邁克爾·甘伯恩飾)家中,起初不信傳說卻接連目睹慘劇,甚至親見治安官被無頭騎士斬首,遂決心追查真相。他逐步將疑點集中于范塔索家族,并與范塔索之女卡翠娜(克里斯蒂娜·里奇飾)萌生愛意。當克瑞恩自認真相大白黯然準備離開時,意外發現范塔索實為女巫頭目——其通過獻祭鎮民復活無頭騎士,企圖借助黑暗力量永生。卡翠娜表面協助調查實則暗中破壞,兩人情感亦因此破裂。最終克瑞恩識破陰謀,在無頭騎士再度行兇時將其引誘至教堂廢墟,借助圣物與科學手段合力終結詛咒,揭露了范塔索跨越生死操控騎士的罪惡計劃。