Een van die primêre argumente van mense wat die doodstraf teenstaan, is die moontlikheid dat onskuldige individue gedood kan word vir misdade wat hulle nie gepleeg het nie.

Sedert 1992 is vyftien gevangenes ter dood veroordeel. gratis wanneer nuut ontdekte bewyse hulle vrygespreek het. Vir baie dui dit op 'n moontlikheid dat meer terdoodveroordeeldes mettertyd onskuldig bewys kan word. Moderne vooruitgang in DNS-studies het wetenskaplikes en wetstoepassingsagentskappe in staat gestel om die verantwoordelike party in 'n spesifieke misdaad in baie gevalle beter te bepaal. Doodstraf-teenstanders glo dat geen persoon gedood moet word nie, want mettertyd kan DNS of ander relevante bewyse hulle van skuld vryspreek.

Daar word vermoed dat verskeie mense onregmatig tereggestel is. In 1950 is 'n man met die naam Timothy Evans tereggestel vir die moord op sy dogter. Drie jaar later het die owerhede ontdek dat 'n ander man, wat 'n kamer by Evans gehuur het, 'n reeksmoordenaar en eintlik verantwoordelik was. 'n Brand wat in 1991 deur 'n brandstigter gestig is, is op Cameron Willingham geblameer. Drie van sy dogters het in die brand omgekom, en Willingham het die doodstraf gekry. Willingham is in 2004 tereggestel, maar sedertdien is bewyse wat oorspronklik gesê is om sy skuld te bewys, onoortuigend getoon. Alhoewel sy onskuld nie bewys kan word nie, as hy nie doodgemaak is nie, sou die saak dalk heropen gewees het en hy was moontlikonskuldig bevind na 'n appèl.

Een van die bekendste gevalle van moontlike onregmatige teregstelling behels Jesse Tafero, 'n man wat daarvan beskuldig word dat hy twee polisiebeamptes vermoor het. Daar was twee medepligtiges betrokke by die voorval, Walter Rhodes en Sonia Jacobs. Rhodes het teen die ander twee getuig in ruil vir 'n ligte tronkstraf. Hy het later erken dat hy die enigste verantwoordelike party in die moorde was, maar selfs met die nuwe getuienis is Tafero doodgemaak. Dit het twee jaar geneem vir 'n hersiening van Jacobs se saak om plaas te vind, en daarna is sy vrygelaat. Daar word algemeen geglo dat Tafero ook vrygelaat sou gewees het as hy nog gelewe het vir 'n appèl.