Dans le Texas des années 1920, Clyde Barrow, qui a déjà eu quelques problèmes avec la justice, tombe amoureux de Bonnie Parker, jeune femme qui vient d'épouser un homme qui la délaisse rapidement. Elle rêve de devenir actrice et de connaître la célébrité. Mais sa carrière ne décolle pas. Elle se laisse séduire par Clyde, avec qui elle ne tarde pas à tomber dans la délinquance, grisée par l'idée de voir son nom dans les journaux.

Après la tournure dramatique prise par leur dernier coup, Bonnie et Clyde décident de se procurer des armes plus grosses afin de réaliser des braquages importants. Ils font également équipe avec Buck, le frère de Clyde. Un soir, Clyde, après avoir eu un mauvais pressentiment, veut tout arrêter. Mais il se laisse convaincre par Bonnie de continuer...