Temperance Brennan est une anthropologue hautement qualifiée qui travaille à l'Institut Jeffersonian. En examinant les squelettes de personnes décédées, elle est capable d'en reconstituer la vie et les circonstances de la mort. De telles capacités n'échappent pas au FBI qui fait appel à ses services dans le cadre d'affaires criminelles lorsque les méthodes traditionnelles d'identification des corps ne donnent rien. Temperance travaille en collaboration avec l'agent spécial Seeley Booth, ancien sniper de l'armée qui se méfie de la science et des scientifiques.
Brenann et Booth sont appelés sur les lieux d’une collision entre une voiture et un train de banlieue, où un membre du Sénat se trouvait à bord. Sur place, elle découvre son nouveau patron, la légiste Camilla Saroyan, une connaissance de Booth débarquée de New York, avec qui le contact ne passe pas très bien. L’équipe de Bones se penche sur le conducteur de la voiture dont la mort est maquillée en suicide et dont le corps ne correspond pas à l’identité présumée. En parallèle, Bones continue de rechercher son père…
Le corps d'une femme et de son enfant sont retrouvés dans la baie du Delaware. Il s'agit de Carlie Richardson qui a disparu depuis plusieurs mois. Les soupçons se portent aussitôt sur son mari, un notoire coureur de jupons. A l'institut, la rivalité entre Bones et Cam s'accentue. Quant à Booth il peine à accepter la présence d'un autre homme dans la vie de son fils Parker.
Dans un camion de poubelle renversé, le corps d'un jeune homme, disparu depuis trois semaines, est retrouvé parmi les ordures. Lorsque l'enquête révèle qu'une jeune fille adoptée est le suspect principal, Brennan est blessée de voir que le reste de son équipe condamne aussitôt le système d'adoption, car elle en est elle-même issue. La tension continue de monter entre elle et Cam.
Après avoir déterré le corps d'une jeune fille, Booth et Brennan se rendent compte qu'il ne s'agit pas d'une affaire comme les autres. Ils constatent des ressemblances avec les crimes d'un serial killer emprisonné, Howard Epps. Pour en avoir le coeur net, ils l'interrogent aussitôt. Si Booth pense que cette piste ne les mènera nulle part, le duo d'enquêteurs se retrouve bientôt pris dans un jeu de pistes mené par Epps lui-même, du fond de sa cellule...
Le corps d'un homme est retrouvé dans une baignoire remplie d'un liquide visqueux. Brennan et Booth enquêtent alors sur deux suspects qui présentent les mêmes motivations. Ils se rendent vite compte que la victime avait deux femmes et une petite amie...
Après l'explosion de la chambre d'un luxueux hôtel, Booth et Brennan doivent identifier les victimes et enquêter sur les circonstances de l'accident. Ils sont ainsi amenés à s'intéresser à des réseaux de trafiquants de drogue, mais se heurtent bientôt à un pouvoir qui les dépasse : l'immunité diplomatique.
Le corps d'une petite fille qui participait à un concours de beauté est retrouvé sans vie. Les parents et les proches de ses adversaires dans la compétition sont aussitôt suspectés de ce crime atroce. Brennan et Booth les interrogent, mais commettent l'erreur de se rendre au cours de claquettes que la petite fille fréquentait, en espérant trouver le coupable.
Le squelette d'un procureur disparu il y a cinq ans est découvert dans le désert bordant Las Vegas. Peu de temps après, un deuxième corps est déterré non loin de là, et Bones remarquent des blessures cohérentes avec un passé de violence conjugales. Comme le mari nie toute responsabilité, le duo d'enquêteurs suit une piste qui les mène dans le monde souterrain de paris et de matchs de boxe ultra-violents.
Les corps de deux adolescents, kidnappés cinq auparavant, sont retrouvés dans un engin aux allures de vaisseau spatial. Booth et Brennan enquêtent sur un serial killer dont le modus operandi est d'enterrer ses victimes vivantes et d'exiger une rançon. Une véritable course contre la montre commence alors pour Booth, Angela et Zack, quand Brennan et Hodgins sont emprisonnés dans une voiture à cinq mètres sous terre.
Le corps d'un étudiant qui tournait un documentaire est découvert sans tête dans les bois. En enquêtant sur ce meurtre, Brennan et Booth sont confrontés à la légende locale d'une sorcière qui aurait été décapitée au 18e siècle.
Un homme est tué, puis crucifié et brûle sur le toit d'un hôtel. Brennan et Booth reçoivent ensuite la visite de Russ Brennan, qui leur annonce que son père l'a appelé pour le mettre en garde contre un danger.
Booth et Brennan doivent aller identifier un homme brûlé dans une cellule de prison. Il devrait s'agir de Howard Epps, le serial killer auquel ils ont déjà eu deux fois à faire. Mais à leur grande surprise, ce n'est pas lui. Ils apprennent très vite, à leurs dépens, que Epps s'est lancé dans une course à la vengeance dont l'équipe et leur entourage sont les premières victimes.
Après avoir tiré sur le clown d'un camion de glaces en pleine rue, Booth est suspendu du FBI et doit consulter un psychologue. Brennan enquête alors avec un autre agent, Tim Sullivan, sur le meurtre d'une jeune étudiante retrouvée dans le ventre d'un alligator.
Booth et Brennan enquêtent sur la mort de Terence Bancroft, l'un des principaux donateurs de l'Institut Jefferson, retrouvé mort chez lui. Tout porte à croire qu'il s'agit d'une affaire cocaïne, jusqu'à ce que Hodgins réalise qu'il s'agit de l'un de ses anciens amis. Il compromet l'enquête en faisant disparaître des preuves qui puissent le relier à la victime.
Brennan a publié un nouveau livre qui se retrouve une fois de plus dans la liste des best-sellers. Elle enquête également aux côtés de Booth sur deux meurtres similaires à ceux se trouvant dans de ses romans...
Les vacances de Brennan et Sully sont interrompues par Booth, qui a besoin de leur aide pour un dossier. Les restes d'une immigrante chinoise ont été trouvés. Brennan et Booth arrivent sur les lieux du crime. Ils se trouvent à côté d'une rivière où la police patauge autour d'un coffre métallique. A l'intérieur se trouve le corps aplati d'une femme. Brennan le fait emballer et rapporter au laboratoire. dans un coffre de voiture...
Brennan et Zack se rendent dans le cimetière historique d'une Eglise pour rassembler plusieurs restes humains, car quelques heures plus tôt, une canalisation d'eau a explosé et détruit les cercueils. L'affaire se complique lorsque Brennan trouve un corps qui fût récemment enterré. Booth doit alors enquêter...
Brennan et Booth se rendent sur un chantier où une équipe a trouvé un cadavre dans du ciment. Mais Brennan ne peut pas récupérer beaucoup d'os. Avec l'aide de Cam, Angela et Zack, Brennan obtient plus d'informations sur le corps.
Un homme mystérieux est retrouvé dans un cratère. Son corps est en purée, comme s'il était tombé du ciel. Booth et Brennan tentent de découvrir son identité tandis que Hodgins échafaude des théories de conspirations à propos d'aliens.
Des os fluorescents sont retrouvés dans une vieille maison et Booth & Brennan sont appelés sur les lieux du crime. Ils découvrent que, bizarrement, les os ne sont pas radioactifs mais ne peuvent expliquer pourquoi les os luisent comme cela.
L'équipe travaille pour trouver comment Chelsea Cole, un fan d'astronomie qui souffrait du syndrome de Werner, est mort. Un couple va descendre la nef mais les futurs mariés vont être arrêtés par un employé de l'Etat. Est-ce que ce couple va dire : "Je le veux"?
