Jedan od primarnih argumenata ljudi koji se protive smrtnoj kazni je mogućnost da nevini pojedinci budu osuđeni na smrt za zločine koje nisu počinili.

Od 1992. godine određeno je petnaest zatvorenika koji čekaju smrtnu kaznu. slobodni kada su ih novootkriveni dokazi oslobodili krivnje. Za mnoge to ukazuje na mogućnost da se više zatvorenika osuđenih na smrt s vremenom može dokazati nevinima. Suvremeni napredak u proučavanju DNK omogućio je znanstvenicima i agencijama za provođenje zakona da bolje utvrde odgovornu stranu u određenom zločinu u mnogim slučajevima. Protivnici smrtne kazne vjeruju da nijedna osoba ne bi trebala biti osuđena na smrt jer bi je s vremenom DNK ili drugi relevantni dokazi mogli osloboditi krivnje.

Smatra se da je nekoliko ljudi nepravedno pogubljeno. Godine 1950. čovjek po imenu Timothy Evans pogubljen je zbog ubojstva svoje kćeri. Tri godine kasnije, vlasti su otkrile da je drugi čovjek, koji je unajmio sobu od Evansa, serijski ubojica i zapravo odgovoran. Za požar koji je podmetnuo piroman 1991. okrivljen je Cameron Willingham. Tri su mu kćeri poginule u požaru, a Willingham je dobio smrtnu kaznu. Willingham je pogubljen 2004. godine, ali od tada su se dokazi za koje se prvobitno govorilo da dokazuju njegovu krivnju pokazali neuvjerljivima. Iako se njegova nevinost ne može dokazati, da nije osuđen na smrt, slučaj bi možda bio ponovno otvoren i on bi možda bioproglašen nevinim nakon žalbe.

Jedan od najpoznatijih slučajeva mogućeg nezakonitog pogubljenja uključuje Jesseja Taferoa, čovjeka optuženog za ubojstvo dvojice policajaca. U incident su bila uključena dva suučesnika, Walter Rhodes i Sonia Jacobs. Rhodes je svjedočio protiv druge dvojice u zamjenu za blagu zatvorsku kaznu. Kasnije je priznao da je bio jedina odgovorna strana u ubojstvima, ali čak i s novim svjedočenjem, Tafero je ubijen. Trebalo je dvije godine da se održi revizija Jacobsova slučaja, a nakon toga je puštena. Općenito se vjeruje da bi Tafero također bio oslobođen da je još živ zbog žalbe.