十八世纪末的纽约，警方仍习惯用刑讯逼供的方式办案。年轻警察伊卡布·克瑞恩（约翰尼·戴普 饰）却坚信科学和理性，因而遭到同僚排斥，被派往名为断头谷的小镇，调查一桩连环凶杀案。
当地流传着无头骑士的传说：他曾是一名嗜血好战的黑森林雇佣军，被敌人砍去头颅后，亡魂便徘徊在断头谷。每逢夜深人静，他就会骑着快马、挥舞大斧，将路人的头颅斩下。短短两个月内，小镇已有三人遇害。克瑞恩暂住在富豪范塔索（迈克尔·甘伯恩 饰）家中，起初并不相信这些传闻。然而，随着死亡接连发生，他甚至亲眼看见无头骑士砍下镇治安官的头颅，只得承认传说或许确有其事，并下定决心查明真相。
调查逐渐深入后，克瑞恩将怀疑指向范塔索。与此同时，他与范塔索的女儿卡翠娜（克里斯蒂娜·里奇 饰）之间刚刚萌芽的感情，也在残酷现实面前遭到摧毁。就在克瑞恩以为谜团已经解开、带着失意准备离开断头谷之际，事情却突然出现了意想不到的变化。
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