Délégué par le président américain Winston H. Jameson pour sécuriser Daisy Town afin de pouvoir faire la jonction du chemin de fer est-ouest, Lucky Luke retourne dans sa ville natale désormais dominée par l'escroc Pat Poker. Hanté par de vieux démons, il voit ses ambitions d'y faire le ménage bientôt contrariées par l'arrivée de vieux ennemis.
Quelques années après la guerre de Sécession, le gang James-Younger terrorise tout le Midwest. Cette bande de criminels est menée par Jesse James et Cole Younger. Ils commettent ensemble de nombreux braquages. Monsieur Rixley, de l'agence de détectives Pinkerton, est chargé de capturer ces hors-la-loi.
En 1881, Jesse James est un hors-la-loi légendaire. Il a 34 ans. Sa célébrité lui provient de multiples braquages. Au lendemain de la guerre de Sécession, il représente une rébellion qui lui vaut d'être considéré comme un Robin des Bois. Ford, qui a grandi en idolâtrant James, et désireux de rejoindre le gang, se lance dans une mission à Glendale, dans le Missouri, où les membres du Gang James-Younger préparent l'attaque du dernier train de leur carrière. Le film commence sur cette rencontre à l'automne de 1881.
A la fin de la guerre de Sécession, Jesse James et ses cousins se battent contre les nordistes. Ils apprennent que la guerre est finie et rentrent chez eux pour apprendre qu'un homme d'affaires peu scrupuleux veut exproprier les fermiers afin de construire le chemin de fer qui traversera les États-Unis. Après la mort de leur mère, tuée par les agents du chemin de fer, Jesse et ses cousins décident de se venger en attaquant les banques où est entreposé l'argent du patron. Après être tombé dans une embuscade, Jesse choisit d'arrêter et rentre chez lui pour épouser Zeerelda, la fille du médecin de son village. Dénoncé, il est arrêté et emmené à Washington pour être pendu mais ses cousins arrivent à le délivrer.
En 1876, la bande de Jesse James attaque la banque de Northfield, mais elle est défaite et mise en fuite par le shérif de la ville, qui se lance à leur poursuite. Seul son frère Frank échappe aux poursuivants : désormais à deux, les frères en viennent aux confidences, notamment au sujet de la formation de leur bande et des aventures de Jesse lors de la guerre de Sécession, au cours de laquelle il a été blessé…
Une âpre lutte vient de commencer entre les propriétaires ferroviaires et les ranchers qui voient d'un très mauvais œil le passage du « cheval de fer » sur leurs terres fertiles. Après avoir tué le représentant de la Compagnie des Chemins de Fer, venu exproprier sa famille, Jesse James s'enfuit dans les collines et monte une bande qui rançonne et attaque les trains de voyageurs.
Le Retour de Frank James débute par la mort de Jesse James, abattu dans le dos par les frères Ford, ce qui fait le lien avec la narration du film précédent dans lequel cette mort n'avait été que suggérée par une vue de sa maison et le son des coups de feu. Les frères Ford sont jugés pour meurtre, mais aussitôt graciés après leur condamnation.
L'homme d'affaires Phineas Krager arnaque les paysans en leur offrant des terres puis en les obligeant à les racheter à un prix exorbitant. Jesse James défend les fermiers en volant à Krager son propre argent afin de payer les sommes qu'il réclame. Dès lors, sa tête est mise à prix. Bien qu'étant un vieil ami de Jesse et des paysans, le shérif Gabby Whitaker est obligé de l'arrêter lorsqu'un habitant le reconnait en plein milieu de la ville.
Robert Ford, longtemps associé de Jesse James, assassine lâchement celui-ci. Jesse l'avait pourtant sauvé d'une opération manquée, puis hébergé à Saint Joseph, au Missouri, dans sa propre demeure, où il vivait avec sa femme sous une identité d'emprunt. Amoureux de la comédienne Cynthy Waters, Robert Ford prétexte avoir commis ce meurtre afin de vivre librement et de pouvoir l'épouser. Horrifiée, Cynthy refuse cette alliance. La renommée de Robert Ford est telle que les jeunes tireurs, assoiffés de gloire, cherchent à l'abattre. Il participe plus tard à la ruée vers l'or au Colorado. Il s'associe avec un vieux chercheur qui a découvert un filon. Robert fait fortune et invite Cynthy à le rejoindre. Mais, Frank James arrive à Creede, où loge Robert Ford, avec la ferme intention de le tuer.
Les petits-enfants de Frankenstein, Maria et Rudolf, vivent au Far West, ils utilisent les orages pour poursuivre les expériences de leur grand-père. Après de nombreux échecs, les villageois terrorisés fuient le village.
En 1876, Jesse James et sa bande (les frères Younger, Chadwell, Charlie Pitts et Clel Miller) décident de braquer la banque nationale de Northfield au Minnesota après le rejet d'une amnistie visant à les blanchir de leurs fautes antérieures. La bande se divise en deux, et chaque groupe part de son côté : c'est le groupe de Cole Younger qui arrive le premier et qui prépare le braquage en incitant les habitants à mettre leur or dans la banque...