El 1 de noviembre de 2004, Hank Deerfield, un camionero de grava y sargento retirado de la policía militar que vive en Tennessee con su esposa Joan, es notificado de que su hijo Mike, un soldado que regresó recientemente de Irak, ha desaparecido. Hank conduce a la base de Mike en Nuevo México para buscarlo; al salir de casa, ayuda a un custodio de la escuela a levantar la bandera estadounidense correctamente. En Fort Rudd, Hank se encuentra con el escuadrón de su hijo, y en secreto toma el teléfono celular de Mike de sus pertenencias. Viendo videos recuperados del teléfono, intenta reportar la desaparición de Mike a la detective de policía Emily Sanders, y se pone en contacto con un amigo que anteriormente trabajaba en el CID del Ejército, sin éxito.
Se descubre el cuerpo quemado y desmembrado de Mike. Fort Rudd reclama jurisdicción, creyendo que una tubería encontrada bajo el colchón de Mike y el reciente arresto de otros soldados por contrabando de heroína indican que su asesinato estaba relacionado con drogas. Hank convence a Sanders para que le muestre la escena del crimen, y se da cuenta de que un coche verde visto en la escena era en realidad azul. Menospreciado por sus colegas masculinos, Sanders convence al sheriff local de continuar la investigación, y el compañero de escuadrón de Mike, Gordon Bonner, se acerca a Hank.
Después de ver los restos de su hijo, Joan regresa a casa y recibe un paquete que Mike se envió por correo, que Hank le insta a no abrir. El historial de tarjetas de crédito de Mike lleva a Sanders y Hank a un restaurante, donde Hank deduce que Mike comió con al menos otras dos personas poco antes de su muerte. Sanders recibe declaraciones juradas del escuadrón de Mike por parte de investigadores del Ejército, lo que le impide entrevistarlos ella misma. Ella invita a Hank a cenar, y él le cuenta a su hijo la historia de la batalla bíblica de David con Goliat en el Valle de Elah.
Eve, un camarero en topless interrogado previamente por Hank, reconoce al compañero de escuadrón de Mike, Steve Penning, de una fotografía, lo que lleva a Hank a enterarse de que Mike y Penning fueron expulsados de un club de striptease la noche en que Mike fue asesinado. Sanders entrevista a Penning, Bonner y SPC Ennis Long, quienes admiten mentir en sus declaraciones: después de que Mike los expulsara a los cuatro del club, él y Bonner se pelearon en el estacionamiento; Mike luego pagó por su comida en el restaurante, y visitaron a una prostituta antes de dejar a Mike, que estaba buscando comprar drogas. Hank se niega a creer que los compañeros de Mike podrían estar involucrados en su muerte.
Hank y la policía determinan que otro miembro del escuadrón de Mike, el soldado Robert Ortiz, está ausente sin permiso, con un historial de contrabando de drogas y un auto azul. Siguiendo a la policía mientras allanan la dirección de Ortiz, Hank somete al Ortiz que huye y lo golpea hasta que los detectives intervienen. Ortiz es arrestado, pero Bonner es encontrado ahorcado con el reloj del abuelo de Mike en su bolsillo. Sanders concluye que Bonner, que también poseía un auto azul, mató a Mike. Se entera de que Angie, la esposa de un soldado que acudió a ella en busca de ayuda, ha sido asesinada por su marido.
Hank tiene los restos de su hijo enviados a casa, y Penning ayuda a arrancar su camión, recordando a Mike. Sanders compara la letra de Penning con la firma en el último extracto de la tarjeta de crédito de Mike, y se da cuenta de que Penning, Bonner y Long mataron a Mike, y luego usaron su tarjeta de crédito en el restaurante. Penning ya se ha presentado y ha recibido un acuerdo con la fiscalía, pero ante la insistencia de Sanders, ella y Hank escuchan su confesión en persona: él admite haber apuñalado a Mike después de una pelea aparentemente insignificante. Hank le pregunta sobre un video de Mike torturando a un insurgente cautivo, y Penning, emocionalmente distante, le explica: «Todos hacemos cosas estúpidas». También afirma que cualquiera podría haber muerto en esa pelea o en una similar, y que Mike «era el inteligente que podía ver», lo que implica que Mike pudo haber traído la agresión sobre sí mismo por desánimo nihilista y la realización de la incapacidad del grupo para reajustarse a la vida civil.
Recogiendo las pertenencias de Mike, Hank se disculpa con Ortiz, quien ha sido despedido honorablemente. Perseguido por su última conversación con su hijo, después de que Mike pasó por encima de un niño iraquí jugando en la carretera, Hank agradece a Sanders y regresa a casa. Descubre que Joan abrió el paquete de Mike, que contiene una foto de su equipo y una bandera doblada. Al regresar al asta de la bandera de la escuela local, Hank enarbolala bandera de su hijo boca abajo.