Salah satu argumen utama dari orang-orang yang menentang hukuman mati adalah kemungkinan bahwa orang yang tidak bersalah dapat dihukum mati untuk kejahatan yang tidak mereka lakukan.

Sejak 1992, lima belas narapidana yang dijatuhi hukuman mati telah dibebaskan ketika bukti yang baru ditemukan membebaskan mereka. Bagi banyak orang, hal ini mengindikasikan kemungkinan lebih banyak narapidana yang dijatuhi hukuman mati yang terbukti tidak bersalah dari waktu ke waktu. Kemajuan modern dalam penelitian DNA telah memungkinkan para ilmuwan dan lembaga penegak hukum untuk menentukan pihak yang bertanggung jawab atas suatu kejahatan dengan lebih baik dalam banyak kasus. Hukuman matiPara penentang percaya bahwa tidak ada orang yang harus dihukum mati karena, pada saatnya nanti, DNA atau bukti terkait lainnya dapat membebaskan mereka dari rasa bersalah.

Beberapa orang diduga telah dieksekusi secara salah. Pada tahun 1950, seorang pria bernama Timothy Evans dieksekusi karena membunuh putrinya. Tiga tahun kemudian, pihak berwenang menemukan bahwa seorang pria lain, yang menyewa kamar dari Evans, adalah seorang pembunuh berantai dan benar-benar bertanggung jawab. Sebuah kebakaran yang dipicu oleh seorang pembakar pada tahun 1991 dituduhkan kepada Cameron Willingham. Tiga putrinya tewas dalam kebakaran tersebut, danWillingham menerima hukuman mati. Willingham dieksekusi pada tahun 2004, tetapi sejak saat itu, bukti-bukti yang awalnya dikatakan membuktikan kesalahannya terbukti tidak meyakinkan. Meskipun ketidakbersalahannya tidak dapat dibuktikan, jika dia tidak dihukum mati, kasus ini mungkin akan dibuka kembali dan dia mungkin akan dinyatakan tidak bersalah setelah naik banding.

Salah satu kasus yang paling terkenal tentang kemungkinan eksekusi yang salah melibatkan Jesse Tafero, seorang pria yang dituduh membunuh dua orang polisi. Ada dua kaki tangan yang terlibat dalam insiden tersebut, Walter Rhodes dan Sonia Jacobs. Rhodes memberikan kesaksian yang memberatkan kedua orang tersebut sebagai imbalan atas hukuman penjara yang ringan. Dia kemudian mengakui bahwa dia satu-satunya pihak yang bertanggung jawab atas pembunuhan tersebut, tetapi bahkan denganButuh waktu dua tahun untuk peninjauan kembali kasus Jacobs, dan setelah itu dia dibebaskan. Diyakini secara luas bahwa Tafero juga akan dibebaskan seandainya dia masih hidup untuk mengajukan banding.