Ett av de främsta argumenten för dem som motsätter sig dödsstraffet är risken att oskyldiga personer döms till döden för brott som de inte har begått.

Sedan 1992 har femton dödsdömda fångar släppts fria när nyupptäckta bevis har frikänt dem. För många innebär detta en möjlighet att fler dödsdömda fångar kan bevisas oskyldiga med tiden. Moderna framsteg inom DNA-studier har gjort det möjligt för forskare och brottsbekämpande myndigheter att i många fall bättre fastställa den ansvariga parten i ett visst brott. DödsstraffMotståndarna anser att ingen person ska avrättas för att DNA eller andra relevanta bevis i sinom tid kan frikänna dem från skuld.

Flera personer anses ha blivit felaktigt avrättade. 1950 avrättades en man vid namn Timothy Evans för att ha mördat sin dotter. Tre år senare upptäckte myndigheterna att en annan man, som hyrde ett rum av Evans, var seriemördare och faktiskt ansvarig. Cameron Willingham fick skulden för en brand som anlagts 1991. Tre av hans döttrar omkom i branden, ochWillingham fick dödsstraff. Willingham avrättades 2004, men sedan dess har bevis som ursprungligen sades bevisa hans skuld visat sig vara ofullständiga. Även om hans oskuld inte kan bevisas, om han inte hade avrättats, skulle fallet ha kunnat tas upp igen och han kan ha befunnits icke skyldig efter ett överklagande.

Ett av de mest kända fallen av eventuell felaktig avrättning gäller Jesse Tafero, en man som anklagades för att ha mördat två poliser. Två medbrottslingar var inblandade i händelsen, Walter Rhodes och Sonia Jacobs. Rhodes vittnade mot de andra två i utbyte mot ett lindrigt fängelsestraff. Han erkände senare att han var den enda ansvariga parten i morden, men även med den nyaDet tog två år innan en granskning av Jacobs fall ägde rum, och därefter frigavs hon. Det finns en utbredd uppfattning att Tafero också skulle ha frigivits om han fortfarande hade levt för ett överklagande.