Auf der Grundlage einer wahren Geschichte um die Hole in the Wall Gang bzw. Butch Cassidy’s Wild Bunch in den 1890er Jahren erzählt der Film von zwei amerikanischen Bankräubern. Robert Leroy Parker (Butch Cassidy) und sein Partner Harry Longbaugh (The Sundance Kid) werden nach Jahren erfolgreicher Raubzüge von einer „Polizei“-Truppe gejagt; ihr letzter Coup entpuppt sich als Falle. Sie fliehen durch die Berge, müssen aber feststellen, dass die Jäger ihnen weiter auf der Spur bleiben. Angeführt werden die Verfolger von einem Mann namens Lefors, der vom Besitzer der ausgeraubten Eisenbahnlinie angeheuert wurde, und dem indianischstämmigen Lord Baltimore, der einen legendären Ruf als Fährtenleser und ausdauernder Kopfgeldjäger genießt. Lefors wird im Film nicht verkörpert; er taucht nur in Fernsicht als Kopf der Verfolger mit weißem Strohhut auf; umso mehr wird über ihn gesprochen. Von Lefors’ Hartnäckigkeit zermürbt, ziehen sich Butch und Sundance nach Bolivien zurück. Sundance’ Freundin Etta Place begleitet die beiden – unter einer Bedingung:
“I’ll do anything you ask of me except one thing. I won’t watch you die.”
„Ich tue alles, worum ihr mich bittet, außer einem: Ich sehe euch nicht beim Sterben zu.“
Die beiden Ganoven können ihre Karriere einige Jahre erfolgreich fortsetzen. Um ihren Verfolgern endgültig zu entgehen, beschließen sie, nun ehrlicher Arbeit nachzugehen. Als Bewacher eines Lohngeldtransports für eine Silbermine werden sie jedoch von Banditen überfallen. Es gelingt den beiden, den Überfall abzuwehren. Hier tötet Butch Cassidy erstmals, was ihn unter Schock setzt. Etta, die erkennt, dass der Tod nun Einzug in ihr Leben genommen hat, entschließt sich, in die USA zurückzukehren. Anschließend entscheiden Butch und Sundance sich, ihre Verbrecherkarriere in Bolivien wiederaufzunehmen. Auf dem Höhepunkt ihrer Raubzüge werden sie von der bolivianischen Polizei gestellt und schwer verletzt. Der Film endet in einem eingefrorenen Bild, wo Butch und Sundance mit letzter Kraft feuernd aus ihrem Versteck springen. Aus dem Off hört man die drei mächtigen aufeinander folgenden Gewehrsalven von den auf den umliegenden Dächern postierten Soldaten der bolivianischen Armee, die leise ausgeblendet werden. Der Tod der zwei Banditen wird nicht gezeigt.