Lorsque Hamid Masruk, président de l'association de l'amicale arabo-américaine, meurt dans l'explosion de sa voiture faisant de nombreuses victimes aux alentours, les autorités croient à un attentat terroriste. La Sécurité Intérieure s'en mêle et freine l'enquête de Booth et de Brenann.

Alors qu’ils enquêtent sur un corps pouvant correspondre à un chef mafieux, Booth et Brennan sont également mobilisés sur des crimes en série où les victimes ont été torturées. En se rendant à un rendez-vous galant, Brennan est la cible de coups de feu, laissant à penser que l’agresseur est lié à une des deux affaires.

Un corps calciné est retrouvé sur la tombe de Charlie Kent, un soldat mort en Irak. L’enquête démontre qu’il s’agit d’un meurtre et que la victime était dans la même unité que Kent. Pour reconstituer les faits, Booth et Brennan interrogent les autres membres de l’unité.

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.

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.

Le serial killer Gormogon fait de nouveau parler de lui. Le squelette en argent disparaît du coffre du Jeffersonian Institute. Suite à une explosion, Zack se retrouve à l'hôpital. La possibilité que le tueur en série ait un complice commence à voir le jour, tous les employés du Jeffersonian deviennent des suspects potentiels...

Leurs conférences passées, et l'affaire de l'homicide de l'héritière américaine résolue, Booth et Brennan s'apprêtent à repartir. Mais, Cate Pritchard, l'une de leur homologue leur fait part de la disparition mystérieuse de son équipier, Ian Wexler...

Booth et toute l'équipe s'immergent dans le monde subtil de l’œnologie pour tenter de résoudre le meurtre d'un éminent critique. Parallèlement à cette enquête, Brennan prend la décision de concevoir un enfant ; elle ne cache pas à Booth qu'elle a pensé à lui pour en assurer la paternité biologique...

Le procès du fossoyeur - la kidnappeuse d’enfants qui avait aussi enlevé Hodgins, l’agent Booth et le docteur Brennan, s’engage mal. L’équipe de l’Institut Jefferson doit reprendre tout le dossier afin d’apporter une preuve tangible pour inculper la coupable. À l’issue de cette affaire éprouvante, Angela et Hodgins annoncent qu’ils se sont mariés.

L’équipe de l’Institut Jefferson doit élucider le décès d’un homme à son domicile, un agoraphobe devenu un collectionneur compulsif. Pendant ce temps, le père d’Angela demande un service très particulier à Hodgins. Enfin, avec les opportunités professionnelles qui s’offrent à eux, Booth et Brennan sont contraints de remettre en cause leur collaboration.

Les restes d’un couple sont retrouvés dans une grotte située dans un parc national. Une fois les victimes identifiées par l’équipe du docteur Brennan, Booth dispose de très peu de suspects à interroger. Durant l’enquête, l’agent reçoit la visite surprise de sa petite amie Hannah, qui a demandé son affectation à Washington. L’arrivée de la journaliste laisse Brennan incertaine quant à ses relations avec Booth.

Une jeune fille sourde et muette est retrouvée errante et couverte de sang. Totalement paniquée et incapable de communiquer, le procureur Julian demande à l'équipe du Dr Brennan de reconstituer l'histoire de la victime, qui s'avère sordide.

Alors que le laboratoire est sur le qui-vive pour l'accouchement d'Angela, Bones et Booth doivent infiltrer un tournoi de bowling avec Max Keenan pour démasquer le tueur d'un joueur très peu apprécié. À la fin de cet épisode Bones informe Booth qu'elle est enceinte de lui…

Le corps d'une jeune femme qui s'avère amnésique est retrouvé enterré dans un terrain de paintball. Pendant ce temps, Booth et Brennan, apprennent à vivre ensemble.

Après trois mois de fuite, Bones se languit de sa famille. Booth cherche toujours à coincer Pelant, sans succès. Un jour, l'équipe de l'institut Jefferson, dirigée maintenant par Clark Edison, reçoit un tuyau anonyme vers un squelette déterré de façon professionnelle. Pour eux, seul Brennan pouvait agir ainsi, d'autant que le corps serait celui de la première victime de Pelant.

Brennan et Booth regardent un match de Basketball, ce qui donne des idées de coaching à Brennan. Elle décide de faire travailler tous ses internes sur les ossements non identifiés, ceux-ci prennent cela comme une compétition avant de tous se pencher sur un cas particulier, un sans domicile fixe mort 10 jours après les attentats du 11 septembre. Cette affaire leur rappelle les mauvais souvenirs de cette journée.

Le corps d'un agent du FBI est retrouvé abattu et dévoré par la faune d'une forêt. Sweets fait le lien avec un de ses papiers et comprend vite qu'il s'agit d'un nouveau plan de Christopher Pelant, qui vise des points beaucoup plus personnels.

Après trois mois que Booth a dû passer en prison, l'équipe de Brennan parvient à obtenir l'exhumation du corps d'un acteur clé de la conspiration au sein du FBI ; ils sont convaincus que l'homme a été assassiné parce qu'il prévoyait de tout révéler. À peine libéré, Booth reprend l'enquête, décidé à se venger.