Butch (Paul Newman) is een eeuwige optimist en naar eigen zeggen ook nog eens een ziener. Sundance (Robert Redford) is een nuchtere scherpschutter. Samen met de "Hole in the Wall Gang" laten ze zien hoe het Wilde Westen werd veroverd en... verloren.

Butch en Sundance worden door het hele land achtervolgd door een meedogenloze bende en wijken daarom uit naar Bolivia waar zij een nieuw leven willen opbouwen. Maar de twee legendarische bandieten ontdekken dat de tijden nog sneller veranderen dan de dienders van de wet die vastbesloten zijn het duo te pakken te krijgen.