Eines Morgens beobachtet Bonnie, die als Kellnerin in einem Café arbeitet und mit ihrer Mutter in einem kleinen Dorf lebt, einen gleichaltrigen Fremden, der sich am Auto ihrer Mutter zu schaffen macht. Es handelt sich um Clyde Barrow, der gerade aus dem Gefängnis entlassen wurde. Fasziniert und überrascht zugleich, stellt sie ihn zur Rede und ist beeindruckt von seinen Erlebnissen, die sie aus ihrem langweiligen Alltag reißen. Nach einem Überfall auf einen Lebensmittelladen fliehen die beiden zusammen. Vor die Entscheidung gestellt, nach Hause zurückzukehren, entscheidet sich Bonnie gegen ein Leben, das ihr keine Zukunft bieten kann, und kehrt dem verschlafenen Dorf den Rücken zu. Doch die erste Bank, die sie überfallen wollen, ist ebenso wie der Farmer Opfer der wirtschaftlichen Krise des Landes: Sie ist bankrott. Bonnie und Clyde machen sich auf den Weg durch den amerikanischen Südwesten. Zusammen mit Clydes Bruder Buck, seiner spießigen, schreckhaften Frau Blanche und C.W. Moss, einem jugendlichen Tankwart, werden sie als die Barrow Gang berühmt.

Arthur Penn erzählt die zum Mythos gewordene, wahre Geschichte des Gangsterpärchens Bonnie Parker und Clyde Barrow.Geschichtlicher Hintergrund des Films ist das depressionsgeschüttelte Amerika, eine Epoche des wirtschaftlichen Zusammenbruchs, die in ihrer Härte einzigartig geblieben ist und das Vertrauen der Menschen in die Grundfesten der amerikanischen Lebensart schwer erschüttert hat.