1963年11月22日、晴天の午後。テキサス州ダラスにおいて、第35代大統領ジョン・Ｆ・ケネディが暗殺されるという大事件が起こった。ニューオリンズ州の地方検事ジム・ギャリソン（ケヴィン・コスナー）は、暗殺後2時間も経たないうちに警官殺しの容疑で逮捕されたリー・ハーヴィー・オズワルド（ゲイリー・オールドマン）が大統領暗殺の犯人と発表され、さらに今度はオズワルド自身がダラス警察本部の駐車場で護送される途中、ナイトクラブの経営者ジャック・ルビー（ブライアン＝ドイル・マーレー）に撃たれて死ぬという一連の経過に疑問を抱く。ギャリソンは匿名の電話情報からオズワルドの航空隊時代の教官であったデイヴィッド・フェリー（ジョー・ペシ）を訊問するが、彼はFBIに拘留されるもすぐに釈放となった。大統領を引き継いだジョンソンが暗殺事件を調査するべく設置した最高裁長官アール・ウォーレンを委員長とする調査委員会も、オズワルドの単独犯行説と結論した。そして3年後。ケネディがこのまま大統領を続けていれば撤退していたはずのヴェトナム戦争はますます泥沼化していた。ギャリソンは改めて暗殺事件をスタッフとともに秘密捜査することにし、最初の匿名の電話の主であるジャック・マーティン（ジャック・レモン）をはじめ、数々の目撃者、関係者に聞き込みを行い、やがて軍の極秘任務によりキューバ侵攻のゲリラ作戦を行うマングース計画を進めていた元FBI捜査官ガイ・バニスター（エドワード・アズナー）やフェリーらが暗殺を図ったことと、首謀者は実業家として知られるクレー・ショー（トミー・リー・ジョーンズ）であることを突き止めた。捜査が真相に近づくにつれギャリソンはマスコミの攻撃や政府からの脅しを受け、妻（シシー・スペイセク）や子供たちとの私生活も危機に見舞われるが、Xと名乗る大佐（ドナルド・サザーランド）から事件が軍やＦＢＩやＣＩＡをも巻き込んだクーデターであることを知らされ、遂にクレー・ショーを暗殺の共謀罪で告訴する。裁判でギャリソンはケネディが三方から射撃されたことを明らかにし、1発の銃弾で7ケ所に傷を与えたという「魔法の弾丸説」の虚構を暴いて陪審員にアメリカの正義を訴える。だがクレー・ショーは無罪に終わった。全ての真相が明らかになるには、オズワルドやジャック・ルビーについての非公開の極秘報告書が公表される2039年まで待たなければならない。