Die beiden Outlaws Butch Cassidy (Paul Newman) und Sundance Kid (Robert Redford) bereiten mit ihrer Bande einen Überfall auf die Union-Pacific-Bahn vor. Ihr kühner Plan: gleich zweimal wollen sie den Zug ausrauben.
Der erste Coup verläuft glatt, doch als sie das zweite Mal zuschlagen, wartet bereits der Sheriff im Zug auf sie. Nur knapp können sie der Falle entkommen und fliehen. Eine furiose und abenteuerliche Verfolgungsjagd quer durch die USA beginnt.