Isa sa mga pangunahing argumento ng mga taong sumasalungat sa parusang kamatayan ay ang posibilidad na ang mga inosenteng indibidwal ay maaaring patayin para sa mga krimen na hindi nila ginawa.

Mula noong 1992, labinlimang bilanggo sa death row ang itinakda libre kapag pinawalang-sala sila ng bagong natuklasang ebidensya. Para sa marami, ito ay nagpapahiwatig ng posibilidad na mas maraming mga bilanggo sa death row ang mapapatunayang inosente sa paglipas ng panahon. Ang mga modernong pag-unlad sa pag-aaral ng DNA ay nagbigay-daan sa mga siyentipiko at mga ahensyang nagpapatupad ng batas na mas mahusay na matukoy ang responsableng partido sa isang partikular na krimen sa maraming kaso. Naniniwala ang mga kalaban sa parusang kamatayan na walang taong dapat papatayin dahil, pagdating ng panahon, ang DNA o iba pang nauugnay na ebidensya ay maaaring magpawalang-sala sa kanila.

Maraming tao ang naisip na maling pinatay. Noong 1950, isang lalaking nagngangalang Timothy Evans ang pinatay dahil sa pagpatay sa kanyang anak na babae. Pagkalipas ng tatlong taon, natuklasan ng mga awtoridad na ang isa pang lalaki, na umupa ng isang silid kay Evans, ay isang serial killer at talagang responsable. Ang sunog na sinimulan ng isang arsonist noong 1991 ay sinisi kay Cameron Willingham. Tatlo sa kanyang mga anak na babae ang namatay sa sunog, at si Willingham ay tumanggap ng parusang kamatayan. Si Willingham ay pinatay noong 2004, ngunit mula noon, ang ebidensya na orihinal na sinabi upang patunayan ang kanyang pagkakasala ay ipinakita na walang tiyak na paniniwala. Bagama't hindi mapapatunayan ang kanyang pagiging inosente, kung hindi siya pinatay, maaaring muling nabuksan ang kaso at maaaring siya aynapatunayang hindi nagkasala pagkatapos ng apela.

Isa sa pinakakilalang kaso ng posibleng maling pagpatay ay kinasasangkutan ni Jesse Tafero, isang lalaking inakusahan ng pagpatay sa dalawang pulis. May dalawang kasabwat ang sangkot sa insidente, sina Walter Rhodes at Sonia Jacobs. Si Rhodes ay tumestigo laban sa dalawa pang kapalit ng isang magaan na sentensiya sa bilangguan. Nang maglaon ay inamin niya na siya lamang ang responsableng partido sa mga pagpatay, ngunit kahit na may bagong testimonya, pinatay si Tafero. Tumagal ng dalawang taon para maganap ang pagsusuri sa kaso ni Jacobs, at pagkatapos ay pinalaya siya. Malawak na pinaniniwalaan na sana palalayain si Tafero kung nabubuhay pa siya para sa apela.