שנים עשר המושבעים נכנסים לחדר הדיונים כדי לדון במקרה רצח שבו צעיר מואשם ברצח אביו. רוב המושבעים משוכנעים באשמתו, אך המושבע 8 (הנרי פונדה) מתעקש שישנם פערים משמעותיים בראיות שהוצגו במשפט. בעוד שיתר המושבעים נוטים להסכים במהירות עם ההאשמה, המושבע 8 מפציר בהם לבדוק את הראיות ביתר זהירות ולבחון כל פרט לפני קבלת החלטה גורלית. המושבע 1 (מרטין בלסם), בתפקיד המנחה של הדיון, מנסה לשמור על סדר ולקדם שיח פתוח בין כל חברי המושבעים. לאורך הדיון, מתגלה כי הראיות אינן חד-משמעיות, וחשדות חדשים עולים שמטילים ספק באשמת הנאשם. המושבעים מתחילים להתווכח ביניהם, חלקם נשענים על דעות מוקדמות וחלקם מתמודדים עם ההשלכות המוסריות של החלטתם. המתח בחדר גובר ככל שהדיון מתקדם, והמושבע 8 מצליח לשכנע כמה מחבריו לחשוב מחדש על ההחלטה המהירה שהיו עתידים לקבל. הסרט מתמקד במאבק בין דעות קדומות לבין מחויבות לצדק, ומציג כיצד דיאלוג פתוח וביקורתי יכול לשנות את מה שנראה כוודאי. המושבעים נאלצים לעמוד מול עצמם, מול ההטיות והפחדים שלהם, ולבחון את משמעות האחריות שהם נושאים. בסופו של דבר, ההחלטה שלהם תשפיע לא רק על חייו של הנאשם אלא גם על ההגדרה של צדק במערכת המשפטית. במהלך הדיון, מתגלה שכל מושבע מביא עימו את הרקע האישי שלו, את המניעים וההטיות שלו, שמשפיעים על הדרך שבה הוא תופס את הראיות. המושבע 8 ממשיך להעלות ספקות לגבי אמינות העדים, תנאי המקום והזמן של האירועים, וכן על האפשרות של טעויות בשיקול הדעת של התביעה. המושבעים האחרים, ביניהם המושבע 3, שמחזיק בעמדות נוקשות ומושפע מחוויותיו האישיות, מתחילים להיחלש מול הטיעונים ההגיוניים והמנומקים. המושבע 1, בתפקידו כמנחה, מוודא שכל דעה נשמעת ושכולם מקבלים הזדמנות להביע את עמדתם. בסופו של דבר, לאחר דיון מעמיק ומתוחכם, כל המושבעים מגיעים להסכמה פה אחד שהנאשם זכאי, והם משחררים אותו מהאשמה. הסרט מדגיש את החשיבות של חשיבה ביקורתית, סבלנות ואמפתיה במערכת המשפט, ומציג כיצד צדק אמיתי יכול להתממש רק כאשר אנשים מוכנים לשמוע ולהבין זה את זה.
