Le criminel Ben Wade est capturé dans une petite ville. Cela n’empêche pas son gang de sévir, mais on persuade Dan Evans, un éleveur, de convoyer en secret le dangereux hors-la-loi (et désormais prisonnier), par le train de Yuma pour une prime et l'estime de son fils. Très vite se met en place une guerre des nerfs alors que les deux attendent le train dans un hôtel.
Martin Brady, qui a abattu l'assassin de son père a fui le Texas pour le Mexique, où il est devenu le "pistolero" des frères Castro, dont l'un d'eux, Cipriano, devient le gouverneur de la province qui jouxte le Rio Grande. Alors qu'il achemine des armes vers l'autre Castro, le général Marcos, le cheval de Brady fait une embardée et retombe sur lui. La jambe fracturée, Brady est immobilisé durant deux mois dans un fort de l'armée fédérale américaine. Là, il lie connaissance avec la belle Ellen Colton, l'épouse du commandant. Ce dernier voudrait l'employer à son service afin d'obtenir des renseignements sur la position des Apaches dans la région et sur les intentions des frères Castro. Mais, alors que Brady songe à s'installer au Texas, il commet un meurtre en état de légitime défense.