Alors qu'une jeune femme se baigne dans une piscine située sur un toit de San Francisco, un homme l'assassine à l'aide d'un fusil de calibre .30-06 Springfield. Chargé de l'enquête, l'inspecteur de la police de San Francisco Harry Callahan trouve la douille usagée sur un toit situé non loin du lieu du crime et un message d'un dénommé « Scorpion ». Le message réclame une rançon, faute de laquelle le tueur en série tuera une personne par jour en commençant par « un prêtre catholique ou un nègre ».  

Callahan est un flic atypique. Son surnom de « Harry le charognard » (Dirty Harry dans la version originale) est d'ailleurs une référence à sa réputation de se charger des affaires les plus « pourries » et de les résoudre, même si cela implique la violation des droits des criminels. Pour cette nouvelle affaire, il se voit imposer une jeune recrue, Chico Gonzalez, comme partenaire. Cela irrite Callahan qui considère qu'un policier d'expérience, tel que Frank DiGeorgio, est la seule personne dont il pourrait avoir besoin, arguant que ses partenaires finissent toujours blessés voire pire.  

À la suite des menaces de Scorpion, toute la police de San Francisco est en alerte. Un hélicoptère de la police parvient à déjouer sa seconde tentative de meurtre sur la personne d'un homme noir homosexuel, mais il s'échappe et, le lendemain, réussit à tuer un jeune garçon noir en tirant d'un autre toit. La police lui tend alors un piège, près de l'église de Saint-Pierre-et-Paul, sa prochaine victime devant être un prêtre catholique. Callahan et Chico, postés sur un toit en face de l'église, l'attendent et réussissent à l'empêcher d'accomplir son attentat. Malheureusement, Scorpion tue un policier dans sa fuite.  

Furieux que son plan macabre ait été mis à mal, Scorpion enlève une adolescente, la viole et l'enterre vivante dans un trou hermétiquement clos. Il contacte alors la ville et demande une rançon deux fois plus élevée que la précédente, joignant une dent de la victime à son message. Il précise qu'elle doit lui être versée rapidement car sa prisonnière dispose seulement d'assez d'air jusqu'au lendemain matin à 3 heures. Le maire décide de payer la rançon et Callahan doit en assurer la livraison. Quand Harry rejoint le point de rendez-vous, Scorpion le contacte à l'aide d'un téléphone public et, via un jeu de piste ayant pour but de semer d'éventuels renforts de police, promène Callahan dans de nombreux endroits de la ville. Mais il ignore que Callahan porte un micro, ce qui permet à Chico de savoir où se rend son partenaire.  

Lorsque l'inspecteur Callahan arrive enfin en face de Scorpion, ce dernier lui ordonne de lâcher son arme et l'argent puis il commence à le frapper violemment. Il lui révèle qu'il n'a pas l'intention de libérer la jeune fille, pas plus qu'il ne laissera Callahan repartir vivant. Chico, grâce au micro caché, arrive sur les lieux et une fusillade s'engage. Callahan profite de cette diversion pour planter un couteau à cran d'arrêt dans la jambe de Scorpion. Hurlant de douleur, le tueur psychopathe s'enfuit en laissant l'argent. Blessé dans la fusillade, Chico est hospitalisé, confirmant ainsi les dires de Callahan sur le danger d'être son partenaire.  

Scorpion se rend ensuite dans une clinique, mais peu de temps après, le docteur qui l'a soigné est interrogé par Callahan et son nouveau partenaire, Frank DiGiorgio. Le docteur leur explique qu'il avait déjà vu Scorpion et que celui-ci travaille et vit en face de la clinique, au Kezar Stadium, situé à l'angle sud-est du Golden Gate Park. Les deux inspecteurs, pour ne pas perdre de temps, s'introduisent alors dans le stade sans attendre d'obtenir un mandat d'arrêt.  

Pourchassé en pleine nuit par Callahan, Scorpion se retrouve sur la pelouse du stade. Au même moment, DiGiorgio allume les projecteurs offrant ainsi à son partenaire une vue parfaite sur le tueur en série. Callahan en profite pour tirer dans la jambe de Scorpion qui s'écroule. Mais il refuse de révéler le lieu où est enterrée l'adolescente, et supplie Callahan d'appeler une ambulance. Pour toute réponse, Callahan le torture en appuyant sur sa jambe blessée jusqu'à ce qu'il finisse par révéler où il retient la fille prisonnière. Malheureusement, lorsque la police la retrouve, elle est déjà morte. Pire, Scorpion est libéré du fait de la violation de ses droits par Callahan et de l'impossibilité de retenir comme preuve le fusil découvert chez lui (fusil qui avait pourtant bel et bien servi aux meurtres) en raison de l'absence de mandat.  

Après sa libération, Scorpion est suivi en permanence par Callahan qui veut l'empêcher de tuer à nouveau. Scorpion paie alors un homme pour être lui-même frappé au visage et déclare ensuite aux médias que la police le persécute, en particulier l'inspecteur Callahan, désigné comme responsable de ses blessures au visage. Le chef de la police, sous la pression du maire, ordonne alors à Callahan de renoncer à suivre Scorpion et ce, malgré les protestations de Callahan qui affirme qu'il n'est pour rien dans ce passage à tabac.