11 Eylül saldırılarının ardından Maya, genç bir CIA ajanı olarak Afganistan'da Bin Laden'in izini sürmeye başlar. İzler, Orta Doğu'nun çeşitli bölgelerine yayılır. Maya ve ekibi sürekli tehdit altındadır ama pes etmezler. Bin Laden'in saklandığı yeri bulmak kolay değildir. Çok sayıda istihbarat ve riskli hamle yapılır.

Maya, zekâsı ve kararlılığıyla ekibini yönlendirir. Operasyonun gerçekleştiği anlar gerilim doludur. Maya ve ekibinin çalışmaları sayesinde, Bin Laden'in izini sürmekte ne kadar kritik adımlar atıldığı gösterilir. Zero Dark Thirty, bu uzun ve tehlikeli arayışın detaylarını sunar. Beklenmedik bir başarıyla sonuçlanır.