Bonnie Parker fait la connaissance de Clyde Barrow le jour où il tente de voler la voiture de sa mère. Elle est aussitôt attirée par lui et elle part mener avec lui une existence tumultueuse. Leur vie commune est en effet une succession de vols de voiture et de hold-ups de banques. Ils rencontrent après une de leurs expéditions C.W. Moss, un mécanicien, qui devient leur complice permanent. A ce trio s'ajoutent bientôt Bluck, le propre frère de Clyde et Blanche, la femme de Buck. Bonnie ne ressent aucune sympathie pour Blanche dont la pruderie l'exaspère, mais le petit gang continue ses coups de main et devient vite célèbre. Attaqués par la police, Clyde et ses complices sont obligés de faire feu pour pouvoir fuir et ils sont donc maintenant recherchés pour meurtre...