Beckett e la sua squadra irrompono in un appartamento nel corso di un'indagine di omicidio e restano sorpresi nel trovare Castle, del quale non avevano notizie da mesi, accanto al cadavere con la pistola in pugno. L'agente non ha altra scelta che arrestare lo scrittore, costretto a dover dimostrare la propria innocenza.

Beckett e Castle sono alla ricerca del killer di un famoso medium e discutono della realtà o meno delle abilità extrasensoriali. L'arrivo della lettera di una vittima che predice la propria morta fa nascere una discussione sull'autore del testo: la vittima o l'assassino?

Un nuovo caso di omicidio mette in evidenza l'immaginazione e le teorie di Castle. L'ex partner di Beckett fa una visita a sorpresa ed il rapporto con la detective suscita la gelosia dello scrittore.

Castle e Beckett indagano sull'omicidio di un giovane matematico ucciso con un proiettile vecchio di 200 anni. Questo solletica l'immaginazione di Castle che costruisce una teoria su un killer che viaggia nel tempo.

Quando una bara cade durante il trasporto ad un funerale, ne vengono fuori il deceduto ed una seconda donna sconosciuta. La vittima viene identificata come una dottoressa del County Hospital e sta a Castle e Beckett scoprire se sia stato il suo lavoro in ospedale o la sua vita privata ad aver portato al suo omicidio. Intanto Gina cerca di legare con Alexis e questo rovina il suo rapporto con Castle.

Una donna morta lascia indizi che fanno pensare che il Tripler Killer, 3XK, sia tornato dopo quattro anni. Castle e Beckett sono costretti ad un gioco mortale con il killer per prevenire ulteriori decessi.

La segnalazione di un agente ucciso si rivela in realtà essere l'omicidio di uno spogliarellista vestito da poliziotto. Castle e Beckett esplorano il mondo degli strip club per scoprire la causa dell'omicidio.

Castle e Beckett indagano l'omicidio di un operaio della metropolitana di New York trovato morto in Central Park. Ma durante le indagini scoprono anche il rapimento di un ragazzo. La squadra cerca allora di comprendere i motivi del rapimento per salvare la vita del ragazzo.

Il rapimento alieno è l'ultima teoria di Castle per spiegare la morte di un astrofisico causata da decompressione esplosiva ed un noto esperto del settore viene coinvolto nelle indagini. A complicare ulteriormente le cose, un agente del governo interviene per bloccare le indagini.

"Heat Wave", il romanzo di Castle, viene adattato in un film e l'attrice Natalie Rhodes affianca Beckett durante le indagini per capire meglio il personaggio che dovrà interpretare.

Castle e Beckett indagano sull'omicidio del proprietario di un negozio di magia storico, trovato morto nella vasca della tortura dell'acqua di Houdini.

Vecchie ferite si riaprono quando il detective in pensione che si è occupato del caso della madre di Beckett si mette in contatto con lei con nuove informazioni, ma viene ucciso davanti agli occhi della donna prima che possa rivelarle. Le indagini sul suo omicidio riconducono ad una cospirazione vecchia di dieci anni che può nascondere le risposte riguardo l'omicidio della madre di Beckett.

Castle e Beckett indagano sull'omicidio di un vincitore della lotteria, per il quale abbondano i sospettati. Intanto Marha eredita dei soldi che sente di non meritare.

Castle e Beckett indagano su un omicidio e durante le indagini il primo sospettato si scopre essere un vecchio amico di Castle, Damien Westlake, che è stato il suo mentore ai tempi dell'università. Castle vuole convincere Beckett che Damien, sospettato anni prima anche dell'omicidio del proprio padre, non è un assassino.

Castle e Beckett sono alle prese con quella che sembra una rapina finita in omicidio. Durante le indagini si scopre che la vittima era coinvolta in una misteriosa cospirazione.

Beckett e Castle sono costretti a collaborare con l'agente Fallon, per cercare di evitare una catastrofe che minaccia l'intera città.

Un delitto viene commesso sul set di una delle più longeve soap opera di New York, Temptation Lane: la capo sceneggiatrice viene uccisa con un'ascia...

Un giurato viene ucciso durante un processo per omicidio. Castle e Beckett scoprono che l'uomo non era così irreprensibile come sembrava.

Castle e Beckett vengono chiamato ad indagare sul misterioso omicidio di un reporter, trovato morto nel forno di una pizzeria.

Stavolta Beckett e Castle devono districarsi tra diverse piste fuorvianti, per capire chi abbia sparato ad un campione di nuoto durante i Giochi Olimpici.

Castle si fa accompagnare da Beckett a Los Angeles dove, nonostante gli ordini contrari, vuole indagare sull'omicidio del suo ex partner.

Rick e Beckett indagano sull'omicidio di una partecipante a un concorso di bellezza, trovata strangolata durante le prove dello spettacolo. Cercando tra vari possibili sospettati si scopre che la vittima aveva molti nemici.

Hal Lockwood, un pericoloso killer a pagamento, riesce a scappare durante un'udienza in tribunale e una massiccia caccia all'uomo viene organizzata per stanarlo, considerato anche che l'uomo ha delle informazioni sull'assassinio della madre di Beckett.