Arizona i Amerika, slutten av 1800-tallet: Den lovløse og beryktede Ben Wade og hans nådeløse bande av tyver og mordere har lenge herjet de sydlige togrutene, inntil Wade en dag blir overmannet og tatt til fange under et raid langs skinnene. Dan Evans, en mann som lenge har kjempet for sin eksistens på en nedslitt ranch, påtar seg frivillig jobben å frakte fangen. Oppdraget er å transportere Wade, og plassere ham på "3:10 til Yuma", et tog som skal ta den lovløse via retten, til et forhåpentlig opphold bak lås og slå. Det blir en reise for to menn fra forskjellige verdener, som skal lære hverandre å kjenne, til og med respektere hverandre. Oppdragets karakter forverres underveis, bak hver sving skjules store farer, og "3:10 til Yuma" blir snart en voldelig og umulig reise mot endestasjonen.