Vienas iš pagrindinių argumentų, kuriais remiasi mirties bausmei prieštaraujantys asmenys, yra galimybė, kad nekalti asmenys gali būti nuteisti mirties bausme už nusikaltimus, kurių nepadarė.

Nuo 1992 m. penkiolika kalinių, kuriems buvo skirta mirties bausmė, buvo paleisti į laisvę, kai naujai atrasti įrodymai juos išteisino. Daugeliui tai rodo, kad ilgainiui gali būti įrodyta, jog daugiau mirties bausmę atliekančių kalinių yra nekalti. Šiuolaikinė DNR tyrimų pažanga leido mokslininkams ir teisėsaugos institucijoms daugeliu atvejų geriau nustatyti konkretaus nusikaltimo kaltininką. Mirties bausmėoponentai mano, kad nė vienas žmogus neturėtų būti nubaustas mirties bausme, nes laikui bėgant DNR ar kiti tinkami įrodymai gali išteisinti jo kaltę.

Manoma, kad keliems žmonėms mirties bausmė buvo įvykdyta neteisingai. 1950 m. vyrui, vardu Timotis Evansas, buvo įvykdyta mirties bausmė už savo dukters nužudymą. Po trejų metų valdžios institucijos išsiaiškino, kad kitas vyras, kuris nuomojosi kambarį iš T. Evanso, buvo serijinis žudikas ir iš tikrųjų už tai atsakingas. 1991 m. dėl padegėjo sukelto gaisro buvo apkaltintas Kameronas Willinghamas. 1991 m. gaisro metu žuvo trys jo dukterys, oWillinghamui buvo įvykdyta mirties bausmė. 2004 m. Willinghamui buvo įvykdyta mirties bausmė, tačiau nuo to laiko įrodymai, kurie, kaip teigiama, iš pradžių turėjo įrodyti jo kaltę, pasirodė esą neįtikinami. Nors jo nekaltumo įrodyti neįmanoma, jei jam nebūtų įvykdyta mirties bausmė, byla galėjo būti atnaujinta ir po apeliacijos jis galėjo būti pripažintas nekaltu.

Vienas iš labiausiai žinomų galimai neteisėtos egzekucijos atvejų susijęs su Džesiu Tafero, vyru, kaltinamu dviejų policijos pareigūnų nužudymu. Įvykyje dalyvavo du bendrininkai - Volteris Rodsas ir Sonia Džobs. Rodsas davė parodymus prieš kitus du mainais į lengvą laisvės atėmimo bausmę. Vėliau jis prisipažino, kad buvo vienintelis atsakingas už nužudymus, tačiau net ir su naujaisparodymus, Tafero buvo nuteistas mirties bausme. Prireikė dvejų metų, kol buvo peržiūrėta Jacobs byla, ir po to ji buvo paleista į laisvę. plačiai paplitusi nuomonė, kad Tafero taip pat būtų buvęs paleistas į laisvę, jei būtų buvęs gyvas, kad galėtų pateikti apeliaciją.