1947年，缅因州波特兰。年轻有为的银行副总裁安迪·杜弗雷恩因妻子与其情夫遭枪杀而被错误定罪，法官以“铁证如山”的伪证判处他两个连续的无期徒刑。初入肖申克监狱的安迪沉默寡言，与众囚格格不入。他花了很长时间才开口与人交谈，第一个交谈对象是狱中的“物资流通商”瑞德——一个能搞到任何东西的爱尔兰裔犯人，因少年时醉酒杀人已被关押二十年。安迪向瑞德买了一把小石锤，说是为了雕刻石头棋子，又买了一张丽塔·海华丝的巨幅海报。

在监狱操场劳动时，安迪偶然听到狱警队长海德利抱怨税务问题，主动上前提供合法避税方案，条件是给参与劳动的狱友每人三瓶啤酒。当冰凉的啤酒送到犯人手中时，他们“坐在阳光下，仿佛自由人正在修整自家屋顶”，这是安迪在肖申克赢得尊重的第一步。此后，安迪被调往监狱图书馆，为海德利处理税务，逐渐成为狱内所有狱警的“理财顾问”，甚至为贪婪的典狱长诺顿洗黑钱，将受贿赃款通过虚构的“兰德尔·史蒂文斯”身份洗白并投资。

安迪在图书馆结识了老犯人布鲁克斯（老布），一位在监狱图书馆服务了五十年的老人。老布获得了假释，却因无法适应墙外日新月异的世界而上吊自杀，这一悲剧深刻揭示了“体制化”对人的扭曲——高墙内的生活从最初的抗拒变为习惯，最终变为依赖。瑞德对此总结道：“这些墙很有趣。刚入狱时你痛恨它们，后来你习惯它们，再后来你依赖它们，这就是体制化。”

一位名叫汤米的年轻犯人入狱后，向安迪讲述了自己前狱友曾得意洋洋地吹嘘杀了一位银行家的妻子和她的情人，而那个银行家替他背了黑锅。安迪终于找到了洗清冤屈的证据，恳求典狱长诺顿帮忙。然而诺顿为了留住安迪这个免费的洗钱工具，残忍地设局枪杀了汤米，并将安迪关进禁闭室一个月。从禁闭室出来后，安迪看似消沉，向瑞德描述了墨西哥一个叫芝华塔尼欧的小镇，说那里是“没有记忆的地方”，并叮嘱瑞德如果出狱一定要去缅因州巴克斯顿的一棵大橡树下找一个他埋下的东西。

1966年的一个雷雨夜，安迪趁看守不备，用那把看似无害的石锤——在近二十年的时间里磨穿了厚达数米的混凝土墙——钻入墙洞，用海报掩盖。他爬过五百码充满恶臭的污水管道，在暴雨中脱下囚衣张开双臂迎接自由。第二天清晨，狱警发现空荡的牢房和墙上的大洞，震惊不已。安迪以“兰德尔·史蒂文斯”的身份取走了诺顿洗白的全部赃款，并向报社寄出了诺顿贪腐的证据。海德利被捕，诺顿在绝望中饮弹自尽。

瑞德在安迪逃走后不久终于获得假释。和当年的老布一样，他对外面的世界感到恐惧与迷茫，一度想过放弃。但他记起对安迪的承诺，搭车前往巴克斯顿的大橡树，在石墙下挖出了一个铁盒——里面是安迪留下的信和去往墨西哥的路费。瑞德违反了假释规定，踏上前往墨西哥的旅程，影片结尾，两人在太平洋岸边重逢，碧海蓝天间，两个老朋友相视而笑，拥抱在一起。