La dottoressa Temperance Brennan è un'antropologa eccezionale, di fama riconosciuta, che lavora con il suo staff nel "Jeffersonian Institute", una ragazza molto intelligente, ma decisamente asociale e goffa nelle relazioni interpersonali; è proprio per la sua eccezionale devozione al lavoro che Temperance viene contattata dall'FBI per aiutare un loro agente, Seeley Booth, a risolvere un caso di omicidio il cui unico indizio è lo scheletro della vittima. Grazie al suo brillante intuito ed alla sua precisione assoluta, Temperance aiuta Seeley a risolvere il caso (non prima di essersi guadagnata da quest'ultimo il soprannome di "Bones", ossa per l'appunto, da cui deriva il nome della serie), ma non sarà la loro unica collaborazione; proprio grazie all'eccezionale affiatamento dimostrato dai due, l'FBI decide che l'agente Booth ricorra più volte all'aiuto della dottoressa Brennan per risolvere i casi più difficili e per i due l'esperienza sarà, oltre che una strepitosa collaborazione di lavoro, anche un vero e proprio viaggio di vita dove ognuno, tra un caso e l'altro, imparerà un po' dall'altro.
Bones viene coinvolta in un'indagine dell'F.B.I. per scoprire l'assassino di una ragazza massacrata quasi due anni prima. Grazie alla sua abilità nell'interpretare indizi sui resti umani, la dottoressa Brennan indirizza le indagini verso la giusta soluzione.
Il cadavere di un ragazzo viene trovato appeso a un albero come se il giovane si fosse impiccato. Booth e Brennan sono in disaccordo in quanto per l'agente dell'FBI si tratta di omicidio, mentre Brennan crede più probabile un suicidio. Le indagini portano alla luce una grottesca verità...
Booth e la dottoressa Brennan vengono inviati in una piccola cittadina di montagna per indagare su alcuni resti umani nello stomaco di un orso. Con grande sorpresa, si accorgeranno di essere alle prese con un caso di cannibalismo...
Viene ritrovato il corpo defunto di un bambino stuprato. Grazie al temperamento di Bones, che si ritrova ad avere un dialogo quasi materno con il fratello minore della vittima, si viene a conoscenza del nome dell'autore dell'omicidio.
Bones ed Angela si ritrovano coinvolte in una quasi rissa in una discoteca, che porterà la scoperta di una mummia nascosta dietro al muro della console. Si indaga sul mondo del rap e dell'hip pop.
Un avvocato tenta di salvare la vita ad un condannato a morte, secondo lei accusato senza la visione di tutte le prove. Viene coinvolto Booth che aveva arrestato l'uomo ai tempi dell'omicidio. Bones è convinto che l'uomo sia colpevole, ma realizzaerà che il caso ha ancora molti aspetti non risolti.
Un ex-professore (ed ex-amante) di Brennan - il dottor Micheal Stires, sorprende Brennan con una visita mentre è in città per un colloquio. Mentre si stanno accordando per una cena insieme, Booth porta il
La vigilia di Natale, Temperance deve identificare un cadavere ritrovato in un rifugio sotterraneo, la cui morte risale a una cinquantina di anni prima.
Bones e Booth indagano sul caso di una prostituta è stata fatta a pezzi vicino all'aeroporto. Il caso diviene più difficile del previsto, poiché la donna ha subito diverse operazioni radicali di chirurgia plastica che hanno compromesso la possibilità di risalire al suo aspetto naturale.
Viene ritrovato il cadavere semi decomposto di un presunto giovane. Booth e Bones scoprono la sua identità: si tratta di un ragazzo solitario frequentante un clan dedito al fanatismo per i giochi di ruolo e le storie a fumetti. Zack, effettuando la pulizia delle ossa del cadavere, rileva la presenza di un altro osso non appartenente alla vittima: è caccia al suo assassino.
Viene ritrovato un cadavere che stringe nel pugno un osso vecchio di 300 anni. Le indagini di Booth e Brennan conducono a un sito dove potrebbe essere nascosto un tesoro dei pirati.
La figlia del vice direttore dell'Fbi è malata di un cancro ai polmoni molto raro. Bones, chiede di vedere le lastre di un'operazione subita qualche tempo prima, a causa di una caduta con lo snowboard. Vengono effettuate delle analisi e la risposta è sconcertante: alla ragazzina è stato trapiantato l'osso di una persona malata di cancro, che l'ha quindi condannata.
L'apparente suicidio di un manifestante all'Arlington National Cemetery si rivela invece un omicidio e la vittima è un soldato che aveva prestato servizio in Iraq.
