Deux fermiers du Missouri, les frères Frank et Jesse James, ont, pendant la guerre de Sécession, organisé une guérilla contre les troupes nordistes. Dès le retour de la paix, les deux guérilleros sollicitent leur amnistie auprès des vainqueurs. Mais, le major Trowbridge, dont le frère a été tué lors d'une échauffourée dans la ferme de Jesse, refuse leur chance aux deux rebelles qui se voient menacés et pourchassés par l'armée. Malgré eux, et en compagnie de quelques partisans qui les ont rejoints, commence pour les frères James une existence de hors-la-loi, obligés de voler et de tuer pour survivre. Malgré les supplications de leurs épouses, de leurs mères, les rebelles intensifient leurs activités, allant même jusqu'à exécuter l'un des hold-up les plus audacieux de l'époque, l'attaque d'un train chargé d'or. Après ce dangereux exploit, fatigué de cette existence périlleuse, Frank décide de se « ranger » et tente de persuader son frère d'en faire autant. Mais ce dernier est abattu par l'un des partisans, désireux de toucher la prime de 1 000 dollars promise par le gouvernement.