Considéré comme l'un des agents les plus intègres de son Etat, Jack Bauer est responsable de la CAT (Cellule Anti-Terroriste) de Los Angeles. Côté privé, l'homme s'attelle à reconstruire sa famille entre Kim, sa fille à l'adolescence rebelle, et Teri, l'épouse qu'il tente de reconquérir après son aventure avec Nina, une collègue de travail. Pour l'heure, Jack est informé par son patron qu'un attentat se trame contre le sénateur David Palmer, qui est sur le point de devenir le premier président noir des Etats-Unis...

Un Boeing 747 en provenance de Berlin explose en plein vol. Les membres de la CAT s'activent pour mettre la main sur la liste des passagers. Jack soupçonne l'un d'entre eux d'être le tueur commandité pour éliminer le sénateur Palmer. Pendant ce temps, Teri est toujours à la recherche de Kim, prisonnière en compagnie de son amie Janet de deux jeunes délinquants à la solde d'un mystérieux personnage...

Richard Walsh est assassiné sous les yeux d'un Jack impuissant. De retour à l'agence, ce dernier charge Jamey, l'informaticienne, d'enquêter sur la carte magnétique que lui a donnée son patron avant de mourir. Il soupçonne Nina d'être la taupe de la CAT. Or elle nie énergiquement. De son côté, Teri a reçu un appel peu rassurant de Kim. Toujours retenue prisonnière, celle-ci prend soin de Janet, blessée au bras par Dan, l'un des ravisseurs. Pendant ce temps, la famille Palmer est informée des menaces qui planent sur la vie du sénateur. Mais le politicien a d'autres chats à fouetter : les journalistes sont sur le point de ressortir une vieille affaire concernant ses enfants...

Jack parvient à coincrer Marwan mais il est trop tard... le missile a été lancé pour une destination inconnue. La CAT s'empresse alors de décoder les fichiers du terroriste pour trouver un moyen d'arrêter cette ogive nucléaire qui fera probablement des millions de morts. A la Maison Blanche, Palmer continue de conseiller le Président Logan, dépassé par les événements. Il leur faut assurer la continuité du gouvernement et commencer une évacuation discrète du personnel gouvernemental. Palmer refuse que la population soit alertée pour le moment...

La piste fournie par Richard Heller semble mener à une impasse. A l'appartement, il découvre un homme qui vient d'être assassiné. Après avoir descendu un agent, la complice a kidnappé Tony et le retient en otage. Elle espère l'utiliser pour tenter d'échapper à la CAT. Mais le temps presse : l'ovige nucléaire poursuit sa trajectoire et se rapproche de sa cible. Jack demande du renfort pour la coincer...

Les Chinois continuent leur enquête pour découvrir le responsable de l'attaque qui a causé la mort du consul. Malgré, les efforts de la CAT pour brouiller les pistes, ils ont retrouvé l'agent identifié par leurs caméras de surveillance qui leur permettra de remonter jusqu'au coupable... Jack parvient à arrêter Mandy. Mais celle-ci refuse de coopérer tant qu'elle n'a pas un document signé par le Président qui lui assure l'immunité. Cependant, Palmer apprend qu'elle est celle qui lui avait tiré dessus 4 ans plus tôt...