Senator Ransom Stoddard keert terug naar het stadje Shinbone in het Wilde Westen om de begrafenis van een oude vriend bij te wonen. Tegen een journalist, die zich afvraagt wat de senator hier doet, vertelt hij hoe hij zijn carrière begon als 'The Man Who Shot Liberty Valance'.

Cat Ballou (Fonda), een jonge vrouw die Kid Shelleen (Marvin) inhuurt om haar vader tegen een kwaadaardige revolverheld te beschermen. Helaas komt Cat erachter dat Lee niet altijd even betrouwbaar is en wel altijd even dronken. Ondanks Cat's inspanningen wordt haar vader vermoordt en om wraak te nemen wordt Cat zelf een outlaw met haar dronken vriend als kameraad.

Wanneer Broncho Billy het huis verlaat om het ambt van sheriff op zich te nemen, zijn de afscheidswoorden van zijn vader: 'Mijn jongen, wat er ook gebeurt, doe je plicht.'