L'un des principaux arguments des opposants à la peine de mort est la possibilité que des innocents soient mis à mort pour des crimes qu'ils n'ont pas commis.

Depuis 1992, quinze prisonniers du couloir de la mort ont été libérés à la suite de la découverte de nouvelles preuves qui les ont innocentés. Pour beaucoup, cela signifie que d'autres condamnés à mort pourraient être innocentés au fil du temps. Les progrès modernes des études ADN ont permis aux scientifiques et aux forces de l'ordre de mieux déterminer le responsable d'un crime particulier dans de nombreux cas. La peine de mortLes opposants estiment qu'aucune personne ne devrait être mise à mort parce que, avec le temps, l'ADN ou d'autres preuves pertinentes peuvent l'absoudre de sa culpabilité.

Plusieurs personnes auraient été exécutées à tort. En 1950, un homme nommé Timothy Evans a été exécuté pour le meurtre de sa fille. Trois ans plus tard, les autorités ont découvert qu'un autre homme, qui louait une chambre chez Evans, était un tueur en série et qu'il était en fait responsable. En 1991, un incendie criminel a été imputé à Cameron Willingham. Trois de ses filles ont péri dans l'incendie, et il n'y a pas eu d'autres victimes.Willingham a été condamné à la peine de mort. Willingham a été exécuté en 2004, mais depuis lors, des éléments censés prouver sa culpabilité se sont révélés non concluants. Bien que son innocence ne puisse être prouvée, s'il n'avait pas été mis à mort, l'affaire aurait pu être rouverte et il aurait pu être déclaré non coupable à l'issue d'un appel.

L'un des cas les plus connus de possible exécution injustifiée concerne Jesse Tafero, un homme accusé d'avoir assassiné deux officiers de police. Deux complices étaient impliqués dans l'incident, Walter Rhodes et Sonia Jacobs. Rhodes a témoigné contre les deux autres en échange d'une peine de prison légère. Il a par la suite admis qu'il était le seul responsable des meurtres, mais même avec les nouvelles données de l'enquête, il n'a pas été en mesure de prouver qu'il était le seul responsable.Il a fallu deux ans pour que l'affaire Jacobs soit réexaminée, après quoi elle a été libérée. On pense généralement que Tafero aurait également été libéré s'il était encore en vie pour faire appel.