Giữa thời buổi đại khủng hoảng, Bonnie Parker (Dunaway) và Clyde Barrow của vùng Texas gặp gỡ nhau khi Clyde cố gắng lấy trộm xe của mẹ cô. Vì chán nản với công việc làm bồi bàn, Bonnie bị Clyde quyến rũ và rồi quyết định cùng anh lên đường và trở thành đối tác của anh trên hành trình tội phạm. Họ đã tiến hành một số vụ cướp không vũ trang trót lọt, nhưng vì còn thiếu chuyên nghiệp cũng như tùy lúc cao hứng mà những vụ cướp của họ không đem lại nhiều lợi nhuận lắm.

Cặp đôi dần chuyển sang hình thái phạm tội có tổ chức hơn khi kết nạp một nhân viên trạm bơm xăng tên C.W. Moss. Tiếp đó anh trai của Clyde là Buck cùng bà vợ – con gái của một nhà truyền giáo Blanche cùng gia nhập băng cướp. Hai người phụ nữ không hề ưa nhau ngay từ lần đầu gặp nhau và những mâu thuẫn giữa họ nảy sinh ngày một lớn dần. Blanche không nghĩ gì khác ngoài sự khinh bỉ dành cho Bonnie, Clyde và C.W., còn Bonnie thấy bộ dạng gàn dở của Blanche giống như một mối nguy hiểm thường trực với sự sống còn của băng đảng.

Bonnie và Clyde chuyển từ những vụ trộm nhỏ sang cướp ngân hàng chuyên nghiệp. Những vụ án của họ ngày càng trở nên bạo lực hơn. Trong lúc C.W. đỗ xe để hỗ trợ vụ cướp ngân hàng, Clyde đã bắn vào mặt ông chủ ngân hàng sau khi ông này cố nhảy lên chiếc xe của băng đang tìm cách chạy trốn. Băng đảng bị cơ quan chức năng truy đuổi gắt gao, trong đó có kiểm lâm vùng Texas Frank Hamer, dù vậy Hamer đã bị băng Barrow phát hiện và bắt giữ, kế đó bị họ làm nhục rồi mới được thả đi. Không lâu sau, cảnh sát bất ngờ tiến hành một cuộc đột kích vào băng Barrow lúc họ không kịp phòng bị, kết quả là Buck dính một vết bắn chí mạng ở đầu, còn Blanche bị thương nhẹ. Trong khi đó hội Bonnie, Clyde và C.W. may mắn tẩu thoát và còn sống. Trong khi Blanche bị cảnh sát bắt giữ trong tình trạng băng bịt quanh mắt, bà đã bị Hamer lừa tiết lộ ra tên của C.W. – người cho đến lúc đó vẫn là một nghi phạm mà cảnh sát chưa rõ danh tính.

Harmer phát hiện ra hội Bonnie, Clyde và C.W. đang ẩn náu tại nhà cha của C.W., ông Ivan. Vì cho rằng hai vợ chồng Bonnie và Clyde đã làm cho con trai mình hư hỏng, Ivan đã đưa ra thỏa thuận với Harmer: nhằm đổi lấy tự do cho con trai mình, ông sẽ giúp cảnh sát đặt bẫy hai vợ chồng kia. Khi Bonnie và Clyde dừng chân bên đường để giúp Ivan sửa chiếc lốp xe bị hỏng, hội cảnh sát nấp trong bụi cây ra hiệu rồi cùng xả súng liên hồi vào hai cặp vợ chồng. Harmer cùng đội vũ trang của mình bước ra khỏi chỗ nấp và nhìn kĩ vào thi thể của hai tên cướp sau khi đàn chim én gần đó bay đi.