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.
Sette mesi dopo la partenza dal paese sia di Bones che di Booth, Caroline li richiama al Jeffersonian per aiutarla a salvare il lavoro di Cam e lavorare insieme ad un caso controverso.
Nel Parco Nazionale vengono rinvenuti i resti di una coppia in una grotta e la squadra cerca di scoprire chi erano e perché sono stati assassinati. Nel frattempo la ragazza di Booth arriva in città, annunciando il suo trasferimento per poter stare più vicina a Seely.
Un caso al Jersey Shore svela un lato nascosto di Brennan: i due si occupano del ritrovamento di un ragazzo il cui corpo in decomposizione si trova vicino a un night club. Grazie alle video camere di sorveglianza il team ha un grosso indizio, che però non è quello che sembra.....
Dopo aver trovato un teschio e delle mani in un cassonetto, il team di Bones va alla ricerca del resto delle ossa. Dopo l'identificazione della vittima, un cacciatore di taglie, il gruppo scopre che l'uomo era alla ricerca di un killer soprannominato Braverman, e che lui non era l'unico sulle sue tracce.
Booth e Brennan si occupano dell'omicidio di una ballerina che li guida a un gruppo di ballerini di strada come sospettati. Intanto Hannah finisce in ospedale dopo una sparatoria.
Il corpo di un ragazzo viene ritrovato in un'antica nave trafficante di schiavi affondata e Brennan si occupa di identificare la vittima mentre Cam scopre di avere un collegamento personale con la Amelia Rose, la nave riportata a galla.
La squadra è chiamata alla fabbrica di cioccolato della Walpert, la più grande fabbrica di barrette di cioccolato, dove purtroppo si scopre che gli ingredienti non sono i soliti latte e cacao. Cam è presa in contropiede quando Michelle sceglie un college la cui reputazione non è famosa per via dei suoi meriti accademici.
La squadra indaga su un camioncino bruciato dove sono rinvenuti i resti di una vittima fusi con il cruscotto. Tuttavia trovare la causa della morte è una sfida per Brennan e il suo team. Le tracce portano a un liceo locale dove le risposte al caso potrebbero essere nascoste in una relazione proibita.
La squadra indaga sul caso di un cadavere trovato in una doccia collegato ad un'operazione di falsificazioni. Altrove Hodgins ed Angela devono prendere delle decisioni importanti riguardo la famiglia, mentre Booth confessa ad Hannah i sentimenti di Brennan per lui.
I resti di un ciclista vengono trovati sul tetto di un magazzino dopo un tentativo fallito di acrobazia. La squadra indaga sull'incidente e scopre che si tratta di un omicidio. Sweets chiede consiglio a Booth perché ha intenzione di dichiararsi a Daisy.
Il giorno di San Valentino la squadra indaga i resti liquefatti di un'organizzatrice di matrimoni trovata morta in casa. Cam preme perché il caso sia risolto in fretta, in modo da poter passare del tempo con il suo compagno. Booth e Brennan non danno molta importanza alla festività, mentre Hodgins ha in programma una giornata speciale per Angela.
Jacob Boradsky ritorna con un caso che lo metterà in competizione con Booth. Intanto al laboratorio il padre di Angela arriva con una delle sue solite strane richieste.
Una tempesta causa un black out durante un'indagine su un caso di omicidio e il team deve adattarsi a lavorare senza i loro giocattoli tecnologici. Sweets intanto s'intromette ancora una volta tra Booth e Brennan quando quest'ultimi rimangono bloccati in un ascensore.
Brennan si associa a un esperto canadese per determinare l'identità di alcune vittime dopo che sette paia di piedi approdano sulle rive al confine con il Canada. Cam intanto ha dei problemi con Michelle perché intende decidere al suo posto quale sarà l'università che dovrà frequentare.
I resti di un uomo che presentava un programma su leggende e mitologia, vengono ritrovati nei boschi della Virginia Occidentale. Le cose si complicano quando viene ritrovato un video che da' rilevanza a una teoria su possibili eventi sovrannaturali.
Il corpo di una guardia giurata viene ritrovato nelle Everglades in Florida dopo il tentativo di furto di una carta nautica del 17esimo secolo. Booth chiama Walter Sherman come consulente al caso. Sherman, che ha la reputazione di poter trovare l'introvabile, si dimostra essere di grande aiuto.
Il team indaga sui resti di un uomo d'affari che in vita era molto amato, ma che da morto sembra aver suscitato l'odio di tutti. Durante le indagini si scopre che la vittima aveva una sua personale filosofia di vita e i membri della squadra decidono di provare a seguirla con risultati abbastanza sorprendenti...
Una ragazza non udente viene ritrovata per strada, ricoperta di sangue e con un coltello tra le mani. Bones e Brennan cercano di scoprire chi sia e se è effettivamente l'autrice di un omicidio.
La squadra sta indagando sui resti di un giocatore di bowling ritrovati incastrati in una delle piste. A corto di indizi e piste da seguire, Booth e Brennan decidono di indagare sotto copertura come una coppia di campioni di bowling.
