Jedním z hlavních argumentů odpůrců trestu smrti je možnost, že nevinní lidé mohou být odsouzeni k smrti za zločiny, které nespáchali.

Od roku 1992 bylo propuštěno na svobodu patnáct vězňů odsouzených k trestu smrti, když je nově objevené důkazy osvobodily. Pro mnohé to naznačuje možnost, že se časem může prokázat nevina dalších odsouzenců k trestu smrti. Moderní pokroky ve studiu DNA umožnily vědcům a orgánům činným v trestním řízení v mnoha případech lépe určit odpovědnou osobu za konkrétní trestný čin. Trest smrtiOdpůrci věří, že nikdo by neměl být odsouzen k smrti, protože DNA nebo jiné relevantní důkazy ho mohou časem zprostit viny.

Předpokládá se, že několik lidí bylo popraveno neprávem. V roce 1950 byl popraven muž jménem Timothy Evans za vraždu své dcery. O tři roky později úřady zjistily, že sériovým vrahem byl jiný muž, který si od Evanse pronajímal pokoj a který byl ve skutečnosti za vraždu zodpovědný. Požár, který založil žhář v roce 1991, byl připsán Cameronu Willinghamovi. Při požáru zahynuly tři jeho dcery, aWillingham byl odsouzen k trestu smrti. Willingham byl popraven v roce 2004, ale od té doby se ukázalo, že důkazy, které měly původně prokazovat jeho vinu, nejsou průkazné. I když jeho nevinu nelze prokázat, kdyby nebyl odsouzen k trestu smrti, mohl být případ znovu otevřen a po odvolání mohl být shledán nevinným.

Jeden z nejznámějších případů možné neoprávněné popravy se týká Jesseho Tafera, muže obviněného z vraždy dvou policistů. Na incidentu se podíleli dva komplicové, Walter Rhodes a Sonia Jacobsová. Rhodes svědčil proti zbylým dvěma výměnou za mírný trest odnětí svobody. Později přiznal, že za vraždy je zodpovědný pouze on, ale i s novýmsvědectví, byl Tafero odsouzen k trestu smrti. Trvalo dva roky, než došlo k přezkoumání Jacobsova případu, a poté byla propuštěna na svobodu. Všeobecně se věří, že Tafero by byl také propuštěn na svobodu, kdyby ještě žil, aby se mohl odvolat.