Dan Evans (Christian Bale) és un veterà de l’exèrcit de la Unió que està a punt de perdre el seu ranxo a causa de les males collites. La fortuna ofereix una oportunitat a Dan quan és capturat el cèlebre malfactor Ben Wade (Russell Crowe), violent i despietat atracador que forma part d’una banda que porta anys assolant la via fèrria de la Southern Pacific, assassinat a qui troba al seu pas. Però l’arrest de Wade no és sinó el primer pas, ja que haurà de ser escortat per un grup d’homes molt bé pagats, entre els quals hi ha Dan, fins a la ciutat de Contention. Des d’allà, surt un tren amb un vagó- cel•la que el portarà a Yuma per ser jutjat per un tribunal federal. Aquest viatge de tres dies es convertirà en un malson perquè darrere de l’aspecte atractiu i encantador de Wade, s’amaga un manipulador capaç de treure partit del cap mena de debilitat.