Un dos principais argumentos das persoas que se opoñen á pena de morte é a posibilidade de que individuos inocentes sexan condenados a morte por delitos que non cometeron.

Desde 1992, establecéronse quince presos no corredor da morte. libres cando as probas recentemente descubertas os exculpen. Para moitos, isto indica a posibilidade de que máis presos condenados a morte poidan demostrarse a súa inocencia co paso do tempo. Os avances modernos nos estudos de ADN permitiron aos científicos e ás axencias policiais determinar mellor o responsable dun crime en particular en moitos casos. Os opositores á pena de morte cren que ninguén debe ser condenado á morte porque, co tempo, o ADN ou outras probas pertinentes poden absolvelas da súa culpa.

Pénsase que varias persoas foron executadas indebidamente. En 1950, un home chamado Timothy Evans foi executado por asasinar a súa filla. Tres anos despois, as autoridades descubriron que outro home, que alugou unha habitación a Evans, era un asasino en serie e o verdadeiro responsable. Un incendio iniciado por un incendiario en 1991 foi culpado a Cameron Willingham. Tres das súas fillas morreron no incendio e Willingham recibiu a pena de morte. Willingham foi executado en 2004, pero desde entón, as probas que se dixeron orixinalmente para probar a súa culpabilidade demostraron que non eran concluíntes. Aínda que non se pode probar a súa inocencia, se non fora condenado a morte, o caso podería reabrirse e puido serdeclarado inocente tras un recurso.

Un dos casos máis coñecidos de posible execución ilícita implica a Jesse Tafero, un home acusado de asasinar a dous policías. Houbo dous cómplices implicados no incidente, Walter Rhodes e Sonia Jacobs. Rhodes declarou contra os outros dous a cambio dunha pena de prisión leve. Despois admitiu que era o único responsable dos asasinatos, pero aínda co novo testemuño, Tafero foi condenado a morte. Tardaron dous anos en levar a cabo unha revisión do caso de Jacobs, e despois foi posta en liberdade. Crese amplamente que Tafero tamén sería posto en liberdade se estivese aínda vivo para un recurso.