アーリントン墓地にある池から身元不明の遺体が発見された。FBI捜査官のブースはジェファソニアン法医学研究所の法人類学者ブレナンに協力を要請。

ワシントン市内で中東系の男性が乗った車が爆発炎上。車の持ち主ハミッドが中東問題の政府顧問だったため、ブースはブレナンに身元の検視を依頼する。

メリーランド州の全寮制名門私立校で少年の首吊り死体が発見される。少年はベネズエラ大使の息子ネストールと判明するが、外聞を気にした学校関係者は単なる自殺として処理しようとする。しかしブレナンが通常折れるはずのない舌骨が折れていたことから自殺説を否定、捜査の結果ブースは彼の部屋から盗撮ビデオを発見する。

7年前、17歳の少女エイプリルを殺害したエップスの死刑執行が32時間後に迫ったある日、彼の弁護士の依頼でブースは事件を再捜査することに。ブレナンは発掘許可を得てエイプリルの骨を再調査。その結果、遺体は殺された後に発見現場に移動させられたことが分かり、アリバイのあったエップスの冤罪の可能性が高まるが……。

熊の遺体から発見された人間の手の骨の調査をブースから依頼されたブレナン。骨に残されたノコギリ跡から、既に切断された手を熊が食べたことが判明。ブレナンとブースは体の残りの部分を探し、被害者はパークレンジャー志望のアダムと断定される。さらに彼の骨を調べたブレナンは、骨に人間による噛み跡があることを見つけ出す。

ショッピングモール裏の空き地で少年の遺体が発見された。ラボでは彼が性的虐待を受けていたと推測、調査の結果、被害者は6歳の少年チャーリーと判明する。さらにブレナンが骨を詳細に調べると、遺伝的疾患からチャーリーと母親に血縁関係がないことが分かり、母親の処遇を巡ってブースとブレナンは対立してしまう。

アンジェラに誘われ人気クラブに行ったブレナンは、破れた壁の中からミイラ化した死体を発見してしまう。被害者はDJマウントの名で知られたクラブの人気DJロイで、大量の覚せい剤を吸入して窒息死していた。彼にはDJルールズというライバルがいて、しかも恋人イブを巡っても対立していたことをブースは知る。だがイブもまた行方不明になっていた。

ブースが不法投棄された冷蔵庫の中から発見された遺体をラボに持ち込んできた。歯の治療記録から被害者は19歳のマギーと判明。彼女は1年ほど前に誘拐され、そのまま行方不明になっていたことが分かる。遺体からは致死量の医療用ヘロインが検出され、主治医の話から彼女に薬を横流ししていた女性の存在が浮上する。

改装中の政府施設内で50年代に設置された核シェルターが見つかり、中から白骨化した遺体が発見される。クリスマスでも仕事一筋のブレナンは早速検視を開始するが、ザックが骨を裁断している最中にバイオハザードが発生。渓谷熱という死に至る病原菌と判明したことから、ラボにいたメンバーは2日間隔離されることに。

ロサンゼルス国際空港で広範囲に散らばった白骨化遺体が見つかり、ブースはブレナンに検視を依頼。頭蓋骨に何度も美容整形をした痕跡を見てとったブレナンは、豊胸バッグの製造番号から手がかりを追う。盗品の豊胸バッグを娼婦が使っていたと聞いた2人は、行方不明者リストの中から、レイチェルという娼婦を見つけ出す。

路地裏のゴミの中から腐乱死体が発見された。遺体はヒーロー風の衣装を身につけていた。歯型から被害者はウォーレン17歳と判明、彼は自分を主人公にしたコミックを描き、衣装はその主人公のものだった。彼のコミック仲間から話を聞いたブースは、ウォーレンがバイト先のボウリング場の女性と付き合っていたと聞かされる。

車の中から女性の焼死体が発見され、遺留品から子供が誘拐されたと推測される。骨の特徴から被害者はロシアからの移民ポリーナと判明。彼女はカール・デッカーというアメリカ人男性と3ヶ月前に離婚、8歳の息子ドノバンと暮らしていた。ブレナンとブースはカールの家に向かうが、彼は証人保護プログラムの対象となっていた。

国務省のジェット機がゴルフ場に墜落。乗員は5名となっていたが遺体は6体あった。ブレナンは現場で燃えていないさらに別の骨の破片を発見し、事件性が高いと考えるが、6人目の遺体の身元確認を優先するよう命令される。そんな彼女の前に、その骨の破片が失踪した自分の父親のものではないかと訴えるジェシー・ケインと名乗る男が現れる。

ラボにチェサピーク湾から引き上げられた遺体が届く。FBIは6年前に姿を消したマフィアのボス、ジェームス・クジーニと推測する。そこにブースが犬に食べられた新たな遺体を持ち込み、状況から2年前の未解決事件で不起訴になったホリングズを第一容疑者として捜査を開始。2つの事件を抱えたブレナンは、その夜何者かに銃撃される。

ブレナンは地下水路でドキュメンタリー監督のマーニーの遺体を発見。マーニーが地下に暮らすホームレスを取材していたことを知ったブレナンたちは、再び地下水路へ。ホームレスの男性、ハロルドが持っていた彼女の持ち物から200年以上も前の貴重なメダルが見つかり、ブースたちは彼女が宝を発見したため殺害されたと推測する。

水死したと思われるダイバー、メイシーが指の骨を握っていたことから、ブースに鑑定を依頼されたブレナン。その結果、骨は300年前のものと分かり、発見場所が海賊の財宝が眠っていると言われる島だったことから、彼が宝を発見して殺害された可能性が浮かび上がる。ブースはメイシーの発掘パートナーだったハードウィックに容疑を向けるが……。

休暇で砂漠に行っていたアンジェラから恋人のカークが行方不明になり、保安官事務所に頭蓋骨が送られてきたと緊急連絡が入る。現地に飛んだブレナンはブースに応援を要請。DNAがカークと一致し、毛髪からペヨーテが検出されたと聞いたブレナンは、カークに麻薬を渡していた地元のアーティスト、ウェインの家に向かう。

ハリケーンによる身元不明遺体の鑑定のためニューオーリンズにいたブレナンは、遺体361号が運ばれてきた直後に気を失い、2日間記憶を失くしてしまう。遺体にブードゥー教の黒魔術の材料があったことから、ブレナンはそれを購入した同僚医師レジェールの家に行くが、レジェールの遺体を発見。現場からブレナンの血が検出されたため、殺人容疑で逮捕されてしまう。

FBIの副長官カレンの娘エイミーが中皮腫で入院中だと知ったブレナン。発症の主な原因はアスベストだがエイミーは摂取していない。だが1年前に骨折して骨の移植を受けたと言う。やがて医師のオグデンが違法にドナーを集めていたことが判明。ブレナンは移植患者から入手経路を辿ろうとさらに詳細に骨を調べる。

イラク戦争で仲間を守って戦死したチャーリー・ケントの墓の前で焼死体が発見される。遺体はチャーリーと一緒に派兵されたデボン・マーシャルと判明。原因究明のためチャーリーの遺体の掘り起こしを要求するブレナンにブースは激しく反対するが、彼らと同じ部隊にいた者たちの言動から、チャーリーの死には裏があると考え始める。

ラボに保管されていた頭蓋骨の3D映像を見てブレナンは驚愕。それは彼女が15歳の時に失踪した母の顔だった。両親が偽名を名乗っていたと知ったブレナンは、ラボに現れた疎遠の兄ラスから自分たちの本当の名前を聞く。ブースの調べで両親が銀行強盗の一味だったと判明した頃、ラスが両親を脅していた男の顔を思い出した。