De retour de la guerre de Corée, des survivants affirment devoir leur vie au courage du sergent Raymond Shaw. Alors que ce dernier est décoré pour ses faits d’armes, un membre de sa patrouille, le capitaine Bennett Marco (Frank Sinatra) fait toujours le même cauchemar : une séance d'hypnose collective où Raymond Shaw occupe une place centrale… Il comprend bientôt que Shaw a subi un lavage de cerveau afin d’assassiner le futur président des États-Unis. Tourné en 1962, au cœur de la guerre froide, Un crime dans la tête annonce la vague des grands thrillers politiques paranoïaques qui suivront, avec un sens de l’Histoire quasi prophétique un an avant l’assassinat de JFK.