El ranchero Dan Evans, con el objetivo de conseguir una recompensa que alivie sus penurias económicas, decide colaborar en la captura del peligroso forajido Ben Wade. Éste, tras matar a una persona, es apresado y custodiado hasta un pueblo, donde esperan a que llegue un tren que le lleve a Yuma para ser juzgado. Mientras tanto, la banda de Wade intentará liberar a su jefe antes de que Evans lo conduzca hacia la ciudad de Yuma en el tren de las 03:10.