
Tumbuh di Texas, Chris Kyle (Bradley Cooper) diajari oleh ayahnya bagaimana cara menembak dengan senapan dan berburu rusa. Beberapa tahun kemudian, Chris menjadi pemilik peternakan dan koboi rodeo, dan kembali ke rumah lebih awal, untuk menemukan kekasihnya di tempat tidur dengan pria lain. Setelah menyuruhnya pergi, ia merenungkannya dengan saudaranya saat ia melihat liputan berita tentang pengeboman kedutaan besar Amerika Serikat tahun 1998 dan memutuskan untuk mendaftar di angkatan laut. Ia memenuhi syarat untuk pelatihan khusus dan menjadi penembak jitu (sniper) Navy SEAL Amerika Serikat.
Chris bertemu Taya (Sienna Miller) di sebuah bar dan keduanya segera menikah. Chris ditugaskan ke Irak setelah serangan 11 September 2001. Sasaran pertamanya yang telah ditembak adalah seorang wanita dan anak laki-laki yang menyerang seorang marinir Amerika Serikat dengan granat anti-tank RKG-3 buatan Rusia. Chris sangat kecewa dengan pengalaman tersebut, namun ia mendapatkan julukan "Legend" karena banyak sasaran yang telah ditembak. Ditugaskan untuk memburu pemimpin Al-Qaeda, Abu Musab al-Zarqawi, Chris menginterogasi satu keluarga di mana ayahnya menawarkan diri untuk mengantar anggota Navy SEAL ke "The Butcher" (Mido Hamada), perintah kedua al-Zarqawi. Rencananya tidak berjalan mulus saat "The Butcher" menangkap ayah dan putranya, membunuh mereka dan Chris terdesak oleh seorang penembak jitu yang menggunakan senapan runduk PSL Rumania. Penembak jitu ini memakai nama Mustafa (Sammy Sheik) dan merupakan peraih medali Olimpiade dari Suriah. Sementara itu, para pemberontak memberikan hadiah untuk Chris.
Chris pulang ke rumah untuk istrinya dan kelahiran anaknya. Chris terganggu oleh kenangan akan pengalaman perangnya. Chris mendapatkan perhatian dari Taya sebagai istrinya dan Taya berharap Chris fokus dengan keluarganya.
Chris melakukan tur kedua dan dipromosikan menjadi kepala perwira. Terlibat dalam baku tembak dengan "The Butcher", Chris membantu membunuhnya. Saat kembali ke rumah menuju anaknya yang baru lahir, Chris semakin menjauh dari keluarganya. Pada tur ketiga Chris, Mustafa melukai salah satu anggota unit, Ryan "Biggles" Job (Jake McDorman), dan unit tersebut dievakuasi kembali ke markas. Ketika mereka memutuskan untuk kembali ke lapangan dan melanjutkan misinya, anggota Navy SEAL lainnya, Marc Alan Lee (Luke Grimes), terbunuh oleh tembakan.
Rasa bersalah memaksa Chris melakukan tur keempat, dan Taya memberitahu Chris bahwa Taya mungkin tidak berada di sana saat ia kembali. Kembali ke Irak, Chris ditugaskan untuk membunuh Mustafa, yang telah menembak insinyur tempur Angkatan Darat Amerika Serikat yang sedang membangun barikade. Tim penembak jitu Chris ditempatkan di atap di dalam wilayah musuh. Chris melihat Mustafa dan membawanya keluar dengan tembakan jarak jauh yang berisiko di 2.100 yard (1.920 meter), namun hal ini menunjukkan posisi timnya diketahui oleh sejumlah gerilyawan bersenjata. Di tengah baku tembak dan amunisi yang sedikit, Chris memanggil Taya dengan berlinang air mata dan mengatakan kepadanya bahwa Chris siap untuk pulang ke rumah. Badai pasir memberi perlindungan untuk melarikan diri yang kacau di mana Chris terluka dan hampir tertinggal.
Setelah Chris kembali, tanpa batas dan tidak bisa menyesuaikan diri sepenuhnya dengan kehidupan sipil, Chris diminta oleh psikiater dari Departemen Veteran Amerika Serikat jika ia dihantui oleh semua hal yang dilakukan selama perang. Ketika ia menjawab "semua orang yang tidak dapat diselamatkan olehnya" yang menghantuinya, psikiater menyarankannya untuk membantu veteran yang terluka parah di rumah sakit Departemen Veteran Amerika Serikat. Setelah itu Chris secara bertahap mulai menyesuaikan diri dengan kehidupan rumah.
Beberapa tahun kemudian, pada tanggal 2 Februari 2013, Chris mengucapkan selamat tinggal kepada istri dan keluarganya saat ia meninggalkan suasana yang baik untuk menghabiskan waktu dengan seorang veteran di lapangan penembakan. Ketika layar mengungkapkan bahwa "Chris Kyle terbunuh pada hari itu oleh seorang veteran di mana Chris mencoba untuk membantunya", diikuti oleh rekaman arsip orang-orang yang berdiri di sepanjang jalan raya untuk prosesi pemakamannya serta upacaranya.