Sept mois après avoir quitté les États-Unis, le docteur Brennan et l’agent Booth se retrouvent à Washington à la demande de Caroline. La réputation et la carrière du docteur Camille Saroyan sont en jeu. L’équipe de l’Institut Jefferson, partie aux quatre coins du monde, se reconstitue alors pour identifier le corps d’un enfant dont la disparition fait polémique. Mais rien n’est plus vraiment comme avant : Angela et Hodgins attendent un enfant, Sweets et Daisy sont émus de se revoir et Booth avoue à Brennan avoir fait la rencontre d’une journaliste sur le front afghan.

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.

Le corps sans vie d’un jeune homme de 23 ans a été retrouvé sur une plage du New Jersey, près d’une boîte de nuit. Contrairement à l’agent Booth, Brennan est à l’aise dans l’univers très looké des guidos auquel appartenait la victime et au sein duquel ils mènent l’enquête. Pendant ce temps, Booth propose à Hannah d’emménager avec lui et Angela tente de garder secret l’heureux événement qu’elle attend.

Un crâne et deux mains sont retrouvés dans une poubelle. Pour cette enquête, Bones se voit contrainte de prendre comme assistant, un animateur télé d'émission scientifique pour la jeunesse, qui veut l'inviter dans son show.

Un morceau de crâne est retrouvé dans une dalle de béton, mais il semblerait que le reste du squelette ait disparu. L'équipe de l'institut Jefferson découvre qu'il s'agit d'un danseur classique reconverti dans le hip-hop de rue.

Lors de l'homologation de la plus grande tablette de chocolat du monde, un corps est retrouvé dedans. Pendant ce temps, Hodgins veut annoncer officiellement la grossesse d'Angela alors que tous sont au courant, et Camille s'inquiète de voir partir Michelle à l'université.

Une affaire s'annonce étrange pour Bones : un squelette est retrouvé dans un pick-up qui a explosé et les os auraient fondu, une impossibilité pour l'anthropologue. Il identifie néanmoins la victime, ce qui les mène vers un ferrailleur et un lycée où des jeunes rebelles se distinguent. Sweets se charge de leur interrogatoire.

Alors que Bones organise un dîner chez elle avec Booth, Hannah, Angela et Hodgins, ils sont appelés pour une affaire : une femme chirurgien dont le squelette est retrouvé entre les racines d'un arbre. Mais au fur et à mesure qu'elle se découvre des points communs avec la victime, Bones va de plus en plus s'identifier à elle.

Un corps est retrouvé en décomposition sous l'eau de la douche d'un appartement. La propriétaire est une jeune fille riche superficielle, qui a disparu depuis plusieurs jours. L'atmosphère devient un peu tendue depuis les confessions du Dr Brennan à Booth, mais l'enquête doit être menée.

Le procès de Heather Taffet, le Fossoyeur, va avoir lieu. Booth, Sweets et le procureur Caroline Julian sont présents quand la tueuse en série est abattue d'une balle qui lui explose la tête. Cette mort et ses circonstances vont toucher beaucoup de personnes.

Le corps d'un fermier est retrouvé dans un champ de maïs. Bones et Booth découvrent qu'il avait épousé trois sœurs, soit autant de suspectes. Parallèlement à cette affaire, Camille a du mal à concilier vie professionnelle et vie privée, son petit ami étant lui aussi débordé.

Le corps d'un homme est retrouvé sur le toit d'un bâtiment de la Navy, recouvert d'une moisissure jaune. Un examen plus poussé montre qu'il a subi une multitude de fractures. Pendant ce temps, Sweets et Booth envisagent le mariage avec leurs compagnes.

Le corps d'une organisatrice de mariage est retrouvée dans sa cabine de bronzage. Quand le Dr Brennan montre qu'il s'agit d'un meurtre, Camille ordonne à son équipe de résoudre l'affaire dans la journée, afin qu'elle puisse célébrer la fête de la Saint-Valentin.

Le corps d'un homme est retrouvé dans une chaufferie et Booth reconnait vite le mode opératoire : c'est Jacob Broadsky qui l'a tué. Bones et lui comprennent rapidement qu'il y a plusieurs cibles potentielles. Booth en fait une affaire personnelle.

Le blizzard se lève sur Washington et une affaire urgente s'annonce pour l'équipe du Jeffersonian. Mais une panne d'électricité plonge la ville dans le noir, forçant Hodgins, Angela, Wendell et Camille à travailler dans le noir d'un côté, Bones et Booth coincé dans un ascenseur avec Sweets pour seule aide. Booth et Brennan vont en profiter pour faire le point sur leur relation.

Plusieurs pieds en décomposition sont retrouvés à la frontière entre les États-Unis et le Canada, ce qui force Bones à collaborer avec un podologue dont elle a récemment méprisé le travail, pour enquêter dans une ferme des corps. Camille voit que l'avenir qu'elle envisage pour Michelle prend une nouvelle tournure.

Le corps d'un présentateur de télévision connu pour détruire les mythes et légendes, est retrouvé dans une forêt. Quand les premières preuves mènent à penser que la bête qui a dévoré son cœur serait un chupacabra, l'incrédulité de Bones rencontre l'esprit ouvert de Booth et Hodgins.

Le corps d'un gardien de musée est retrouvé dévoré dans les Everglades. Lors de sa disparition, il avait dérobé une carte qui a disparu depuis. Booth ne voit qu'une seule personne pour la retrouver : Walter Sherman, un fantasque qui peut retrouver n'importe quoi.

Le corps d'un publicitaire qui s'est orienté vers l'honnêteté radicale est découvert ; sa philosophie amène certaines personnes de l'institut Jefferson à faire de même, comme Angela et Hodgins, qui ont un sujet qu'ils ont du mal à aborder.

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.

L'équipe de l'institut Jefferson est rappelée sur l'affaire Broadsky alors que tous vaquent à leurs études, mais quand le sniper tue l'un d'entre eux, ils sont résolus à le capturer.

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…