Oregon, 1851: Sie sind berühmt-berüchtigt, die Sisters Brothers. Eli, der Ältere, und Charlie, der Jüngere (John C. Reilly und Joaquin Phoenix), der eine ruhig und überlegt, der andere ein kampflustiger Trinker. Skrupellose Auftragskiller im Dienst eines ominösen „Commodore“. Leichen pflastern ihren Weg. An ihren Händen klebt Blut, nicht nur von Kriminellen, auch von Unschuldigen. Für ein großes Sümmchen sollen sie einen gewissen Hermann Warm (Riz Ahmed) töten, der eine Wunderformel zum einfachen Goldwaschen erfunden hat: Eine Flüssigkeit macht die Goldnuggets im Wasser sichtbar. Ein Wissen, das dem „Commodore“ ein Vermögen einbringen kann. Dem Genie ebenfalls auf den Fersen ist ihr Kontaktmann Jim Morris (Jake Gyllenhaal). Während die Brüder von den Bergen Oregons bis nach Kalifornien reiten und eine mörderische Spur hinter sich lassen, ist Morris ihnen einige Tage voraus und trifft in einem Trek den gesuchten Chemiker. Statt ihn an die Sisters Brothers auszuliefern, verfolgt er ganz eigene Ziele. Als die vier Männer aufeinander stoßen, geht es erst einmal um Leben oder Tod. Aber das Gold lockt…