Las cosas no marchan bien para dan evans (Christian Bale) y su familia, amenazados por un banquero local sin escrúpulos pueden perder sus tierras muy pronto. Buscando dinero extra para remediar su situación evans se ofrece a participar en el traslado del cínico y sanguinario asaltante Ben Wade (Russell Crowe) al tren de las 3:10 a yuma. Con la pandilla de wade pisándoles los talones; evans decide seguir su propio código de valores al enfrentar al criminal, iniciando un duelo entre los dos que pone a prueba el honor contra la maldad.