Главным героем игры является член банды Датча Ван дер Линде по имени Артур Морган. Помимо Артура в банду Датча входят ещё около 20 человек, включая некоторых персонажей предыдущей игры серии, Red Dead Redemption. В эпилоге главным героем является Джон Марстон, протагонист Red Dead Redemption. Банде «Ван дер Линде» противостоят нанятые магнатом Левитом Корнуоллом агенты детективного агентства Пинкертона во главе с Эндрю Милтоном, а также бандиты из конкурирующей банды Кольма О’Дрисколла.

События игры начинаются в 1899 году, когда после неудачного ограбления парома в Блэкуотере банда Датча Ван Дер Линде вынуждена скрываться от преследования законников, оставив все свои деньги в Блэкуотере. Считая, что время беззакония подходит к концу, банда решает заработать достаточное количество денег, чтобы уйти на покой. Они грабят поезд, принадлежащий магнату Левиту Корнуоллу; в ответ на это Корнуолл нанимает агентов Пинкертона во главе с Эндрю Милтоном, чтобы поймать их.

После перестрелки с людьми Корнуолла в Валентайне, банда Датча покидает Нью-Ганновер и переезжает в штат Лемойн, находившийся рядом. Там они встречают две враждующие между собой семьи Греев и Брейтуэйтов. Датч пытается стравить семьи друг с другом, но Греи, узнав об этом, устраивают засаду, в которой погибает член банды Шон Макгуайр, а Брейтуэйты похищают сына Джона Марстона, Джека. Банда принимает ответные меры против обеих семей и узнаёт, что Джек находится у главы преступного мира Сен-Дени — Анджело Бронте. Вернув мальчика, банда по наводке Бронте грабит трамвайную станцию, но попадают в ловушку. Сбежав от преследования, Датч решает отомстить и в конечном итоге скармливает Бронте аллигатору.

Ван дер Линде понимает, что у банды нет будущего в США и решает ограбить крупный банк в Сен-Дени, чтобы на полученные деньги уехать в Австралию или на Таити. Однако во время ограбления банду окружают Пинкертоны. Агент Милтон убивает Хозию и арестовывает Джона, а также в ходе боя погибает Ленни. Датч, Артур, Билл, Хавьер и Мика сбегают из города на корабле, направляющемся на Кубу. Корабль попадает в шторм и тонет, а людей выбрасывает на берег острова Гуарма, где они оказываются втянутыми в войну между владельцами плантаций сахарного тростника и местным населением, обращённым в рабство. Группа Датча помогает в борьбе против владельцев плантаций и обеспечивает себе транспорт обратно в США.

Вернувшись, банда вновь воссоединяется, однако их сразу же находят агенты Пинкертона, и после ожесточённой перестрелки принимается решение вновь сменить местоположение лагеря. Эбигейл просит Датча вызволить Джона из тюрьмы, но тот ей отказывает. Тогда Артур и Сэди решают сделать это вдвоём. Через некоторое время Артур узнаёт, что он болен туберкулёзом, заразившись им от фермера Томаса Даунса, у которого выбивал долги по просьбе Леопольда Штрауса. Датч начинает сомневаться в лояльности Артура после того, как он и Сэди вытащили из тюрьмы Джона, ослушавшись приказа, а также отчасти благодаря манипуляциям Мики, который охотно взял на себя роль Хозии в качестве правой руки Датча. Банда начинает распадаться. Ван дер Линде использует конфликт между местным племенем индейцев и армией Соединённых Штатов с целью отвлечь внимание от своей банды, что приводит к полному разочарованию Артура в Датче. В ходе сюжета выясняется, что именно Мика был предателем, связавшимся с агентством Пинкертонов после Гуармы. В зависимости от чести главного героя, Артур Морган либо мирно умрёт из-за болезни и ранений непосредственно сразу после последнего сражения, либо будет убит.

Спустя восемь лет, в 1907 году, Джон со своей семьёй, возлюбленной Эбигейл и сыном Джеком, с переменным успехом ищут работу и пытаются вести жизнь «по закону». Изначально Джон ищет работу на ранчо Пронгхорнов, там он работает фермером и, вопреки просьбам Эбигейл не нарушать закон и жить мирно, помогает владельцу защищаться от банды Ларами, которые хотят отнять у Пронгхорнов участок. Позже из-за этого его возлюбленная, забрав Джека, уходит от Джона. Марстон вспоминает, что Эбигейл хочет купить участок Бичерс-Хоуп около Блэкуотэра. Он берёт кредит в банке и покупает участок. Около банка Джон встречает Дядюшку, с которым он едет в Сен-Дени и вместе с ним строит ранчо. В это время он получает телеграмму от Сэди Адлер о работе охотником за головами. Марстон соглашается и работает с ней некоторое время. После всего этого Эбигейл возвращается к Джону, после чего тот делает ей предложение.

Некоторое время спустя на Бичерс-Хоуп приезжает Сэди и сообщает, что она знает, где может находится Мика с его новой бандой, и, вероятно, деньги из ограбления Блэкуотера находятся вместе с ним. Несмотря на мольбы Эбигейл остаться, Джон просит её понять, что всего, что они имеют, не было бы, если бы не Артур и другие члены банды, убитые из-за предательства Мики, посему они должны быть отмщены. Они выслеживают Мику, обнаруживая вместе с ним и Датча. Однако в итоге последний стреляет в Мику и позволяет Джону добить его, после чего молча уходит, оставляя в хижине сундук набитый золотом и деньгами из Блэкуотера. Позже Джон официально женится на Эбигейл и начинает новую жизнь на своём ранчо. Во время финальных титров показывается дальнейшая судьба части главных и второстепенных персонажей.