Pour échapper à leurs poursuivants, Butch Cassidy et Sundance Kid, deux grands voleurs de l'Ouest, décident d'aller en Bolivie où l'or et les banques apparaissent plus faciles à voler. Ils attaquent par deux fois le train de l'Union Pacific, et rencontrent une jeune institutrice, qui tombe sous le charme des deux bandits de grand chemin.