Lors de son discours d’adieu en 1961, le président sortant Dwight D. Eisenhower met en garde contre la montée en puissance du complexe militaro-industriel. Il est remplacé par John F. Kennedy comme président, dont le mandat est marqué par l'invasion de la Baie des Cochons et la crise des missiles de Cuba jusqu'à son assassinat à Dealey Plaza, Dallas, Texas, le 22 novembre 1963. Ancien marine américain et suspecté d'être un transfuge soviétique, Lee Harvey Oswald est arrêté pour le meurtre du policier J. D. Tippit et traduit en justice pour les deux meurtres, mais est tué par le propriétaire de la discothèque Jack Ruby. Le procureur du district de la Nouvelle-Orléans, Jim Garrison, et son équipe enquêtent sur les liens potentiels de la Nouvelle-Orléans avec l'assassinat de JFK, y compris le pilote privé David Ferrie, mais leur enquête est publiquement désavouée par le gouvernement fédéral et Garrison clôt l'enquête.
L'enquête est rouverte en 1966 après que Garrison ait lu le rapport Warren et remarqué ce qu'il pense être de multiples inexactitudes. Garrison et son équipe interrogent les personnes impliquées dans les relations d'Oswald et de Ferrie. L'un de ces témoins est Willie O'Keefe, un prostitué purgeant cinq ans de prison pour racolage, qui dit avoir vu Ferrie parler avec un homme appelé "Clay Bertrand" au sujet de l'assassinat de Kennedy, et qu'il a brièvement rencontré Oswald. Garrison et son équipe suspectent qu'Oswald était un agent de la CIA qui a commandité l'assassinat.
En 1967, Garrison et son équipe parlent à plusieurs témoins, dont Jean Hill, une enseignante qui dit avoir été témoin d'un homme armé tirant depuis la « colline herbeuse », une petite colline, mais les services secrets l'ont menacée en lui disant que trois coups de feu provenaient de son école du Texas. La déposition d'Oswald qui aurait tiré sur Kennedy, et son témoignage ont été modifié par la Commission Warren. Le personnel de Garrison teste également le tir avec un fusil du dépôt et conclut qu'Oswald était un tireur d'élite bien trop mauvais pour tirer et qu'il y avait plus d'un tireur. Garrison en vient à croire que « Bertrand » est en réalité l'homme d'affaires de la Nouvelle-Orléans, Clay Shaw. Garrison interviewe Shaw, qui nie avoir jamais rencontré Ferrie, O'Keefe ou Oswald.
Certains témoins clés ont peur et refusent de témoigner tandis que d'autres, comme Ruby et Ferrie, meurent dans des circonstances suspectes. Avant sa mort, Ferrie dit à Garrison qu'il y avait un complot visant à tuer Kennedy. Garrison rencontre une personnalité de haut niveau à Washington D.C. qui s'identifie comme « X ». Il suggère un coup d'État aux plus hauts niveaux du gouvernement, impliquant des membres de la CIA, de la mafia, du complexe militaro-industriel, des services secrets, du FBI et du vice-président de l'époque, Lyndon Johnson, soit comme co-conspirateurs, soit comme ayant des motivations pour dissimuler la vérité sur l'assassinat. X suggère que Kennedy a été tué parce qu'il voulait sortir les États-Unis de la guerre du Vietnam et démanteler la CIA. X encourage Garrison à continuer de creuser et de poursuivre Shaw. Peu de temps après, Garrison accuse Shaw de complot en vue d'assassiner Kennedy.
Le mariage de Garrison est tendu lorsque sa femme Liz se plaint qu'il consacre plus de temps à l'affaire qu'à sa propre famille. Après un sinistre appel téléphonique à leur fille, Liz accuse Garrison d'être égoïste et d'attaquer Shaw uniquement à cause de son homosexualité. Certains membres du personnel de Garrison commencent à douter de ses motivations et à être en désaccord avec ses méthodes, et abandonnent l'enquête. L'un d'eux, Bill Broussard, se révèle plus tard avoir été un membre du FBI pendant un certain temps, et qu'il aurait joué un rôle dans ce qui semble être une tentative de kidnapper, d'assassiner ou d'effrayer Garrison. De plus, Garrison est critiqué dans les médias pour avoir gaspillé l'argent des contribuables pour enquêter sur une théorie du complot. Garrison soupçonne un lien avec l'assassinat de Martin Luther King Jr. et l'assassinat de Robert F. Kennedy.
Le procès de Shaw a lieu en 1969. Garrison présente au tribunal un rejet de la théorie de la balle unique, proposant un scénario impliquant trois assassins tirant six coups de feu et accusant Oswald des meurtres de Kennedy et Tippit, le tout dans le but d'installer Johnson à la présidence. afin qu'il puisse intensifier la guerre au Vietnam et enrichir l'industrie de la défense. Cependant, le jury acquitte Shaw après moins d'une heure de délibération.
Bien que ses poursuites aient échoué, Garrison gagne le respect de sa femme et de ses enfants pour sa détermination, et rétablit ainsi sa relation avec sa famille.
En 1987, Zachary Sklar, journaliste et professeur de journalisme à la Columbia University Graduate School of Journalism, rencontre le procureur Jim Garrison. Il commence à écrire avec lui un manuscrit, dans lequel Garrison se remémore son travail sur l'enquête. À l'origine écrit comme un livre d'étude à la troisième personne, le projet se transforme en récit policier à la première personne. Le livre, On the Trail of the Assassins, est finalement édité en 1988. Un exemplaire est donné par l'éditrice Ellen Ray au cinéaste Oliver Stone. Ce dernier le lit rapidement et en achète très vite les droits cinématographiques pour 250 000 dollars, qu'il paie lui-même. Il rencontre ensuite Jim Garrison et le questionne pendant trois heures. Le réalisateur est surpris par l'attitude du procureur et pense qu'il «a fait beaucoup d'erreurs. Il a eu confiance en beaucoup d'excentriques et a suivi beaucoup de fausses pistes ».
Oliver Stone ne souhaite cependant pas faire un film sur la vie de Jim Garrison. Il achète alors les droits du livre Crossfire: The Plot That Killed Kennedy de Jim Marrs. Le but du réalisateur est de faire tomber le « mythe » de la Commission Warren. Il explique que pour combattre un mythe, il faut parfois créer un contre-mythe9,11. Stone continue de lire d'autres ouvrages sur le sujet. En décembre 1989, alors qu'il est en préproduction de son film The Doors, Oliver Stone se rapproche des studios pour produire son film. Il rencontre alors des exécutifs de Warner Bros., qui lui proposent un film sur Howard Hughes. Il leur « vend » cependant l'idée de JFK. Cela plaît beaucoup au directeur général de Warner Bros., Terry Semel, qui a déjà produit des films politiques controversés comme À cause d'un assassinat (Alan J. Pakula, 1974), Les hommes du président (Alan J. Pakula, 1976), ou encore La Déchirure (Roland Joffé, 1985).
Après avoir reçu un budget de 20 millions par la Warner, Oliver Stone commence l'écriture du script avec l'aide du journaliste Zachary Sklar, qui avait aussi édité Crossfire: The Plot That Killed Kennedy de Jim Marrs. Ils mettent en commun toutes leurs recherches. Oliver Stone lui explique qu'il souhaite en faire un film d'enquête, dans la veine de Rashōmon (Akira Kurosawa, 1950) et de Z (Costa-Gavras, 1969). Stone explique que le titre JFK renvoie à celui de Z, comme un « code ». Après avoir écrit un premier jet, Oliver Stone comprend que le budget du film doit être doublé. Un accord est alors trouvé avec Arnon Milchan et sa société Regency Enterprises pour augmenter le budget
Le tournage dure seulement 72 jours. Afin de tourner l'assassinat à la Dealey Plaza de Dallas, les producteurs dépensent 4 000 000 de dollars pour la refaire telle qu'elle était en 1963. Ils doivent aussi verser une grosse somme à la ville de Dallas afin d'engager des policiers pour détourner la circulation et fermer les rues avoisinantes pendant trois semaines. Oliver Stone n'aura que dix jours pour filmer la séquence. Le réalisateur rencontre également des difficultés pour obtenir l'autorisation de filmer à l'intérieur du Texas School Book Depository. La direction l'autorise finalement à tourner à certains moments de la journée, mais pas plus de cinq personnes ne sont admises à l'intérieur du bâtiment. Il faudra également cinq mois de négociations pour obtenir l'autorisation de transformer l'édifice tel qu'il était à l'époque. La façade du cinéma où a été arrêté Lee Harvey Oswald, le Texas Theatre, a été remise dans son état de 1963 pour le tournage du film.