Den sanne historien om etterforskningen av "The Zodiac Killer", en seriemorder som skremte frykt i San Francisco Bay Area, og gjorde narr politiet med sine koder og brev. Saken blir en besettelse for fire menn som deres liv og karrierer blir bygget, og ødelagt, av endeløse spor og gåter fra seriemorderen.

Sherlock Holmes og hans trofaste støttespiller Dr. John Watson må bruke sine små grå med mer kløkt enn noensinne for å avsløre et komplott som er en trussel mot hele England. En kvinnelig skjønnhet fra Holmes' fortid gjør oppdraget enda farligere.

En sommerkveld da vennene Julie, Ray, Helen og Barry er på vei hjem fra eksamensfeiringen, kjører de ned en mann. Mannen dør, og i den panikkartede situasjonen bestemmer ungdommene seg for å ikke anmelde ulykken. Ett år senere mottar Julie et anonymt brev, som inneholder en håndskrevet lapp med teksten "jeg vet hva du gjorde forrige sommer". Noen vet hva som skjedde, og snart skjønner de fire at det ikke er rettergang, men hevn, vedkommende er ute etter.

Den ondskapsfulle morderen Ben Willis er nok en gang vendt tilbake for å forfølge de to overlevende tenåringene Julie og Ray. De forlot ham da de trodde han var død.