שנה לאחר תום האירועים בעונה הקודמת, ג'ק באוור נקרא ע"י דיוויד פאלמר, למצוא פצצה גרעינית שארגון טרור בשם "הגל השני" מאיים לפוצץ בלוס אנג'לס. בינתיים, קים עובדת כשמרטפית לילדה שאביה מכה את אמה.

בדרכו ללוט"ר ג'ק לומד על חברי קבוצת הטרוריסטים, ומחליט לעבוד תחת מסווה ולהתחזות לג'ק ראוש, פושע שעבד בעבר עם ג'ו וולד. במקביל, פאלמר נאלץ להתמודד עם משבר חדש, לאחר שמידע על האיום הגרעיני דלף לתקשורת.

ג'ק מגלה כי המטרה של הטרוריסטים היא לפוצץ את לוט"ר, והוא מנסה להזהיר את חבריו. בינתיים, מייסון מגלה את המעבדה ששימשה לבניית הפצצה הגרעינית, אך העניינים מסתבכים והוא מוצא עצמו בסכנה.

ג'ק מצליח לאתר את ג'ק וולד ומנסה לשכנע אותו שיגלה לו מי רוצה לפוצץ את לוט"ר. מייגן חוטפת התקף ומובהלת לחדר מיון שם הצוות חושד שקים היא זו גרמה לפציעות שלה.

קים נתקלת בגארי בבית החולים והוא מאיים עליה שאם היא לא תתרחק מהמשפחה שלו, הוא יקרא לשוטרים שמסתובבים שם. טוני נשלח לחקור את רזה נאיר, וג'ק מגלה שמייסון נחשף לרמות גבוהות של קרינה גרעינית.

ג'ק מתחיל את החקירה מול נינה ומנסה לאלץ אותה לחשוף את איש הקשר שלה. פאלמר מופתע מביקורה של שרי, אשתו לשעבר, שטוענת שיש בממשלה שלו אנשים שקושרים נגדו. קים ומיגל מתכננים להוציא את מייגן מבית החולים.

בזמן שג'ק טס עם נינה לוויסליה כדי למצוא את איש הקשר שלה, דיוויד פאלמר מתחיל לחקור מי קושר נגדו בממשלה. שרי מקבלת סיווג ביטחוני זמני ומצליחה לעצבן את לין. קים ומיגל מסתבכים כשהם מנסים להימלט מלוס אנג'לס ונתפסים.

קים מצליחה להתקשר ללוט"ר ולבקש שיבואו לשחרר אותה מהמשטרה, אך בטעות היא מגלה לאחד השוטרים על הפצצה. במקביל, רון וילנד העיתונאי מצליח להשתחרר ממעצר ומדווח בשידור חי על הסכנה שמאיימת על ארה"ב...

מייסון מסיט את בוב ורנר נגד רזה כדי לגלות מי מהם עובד עם הטרוריסטים. בינתיים המטוס של ג'ק ונינה מתרסק וכעת עליהם להתמודד יחדיו מול קבוצת חיילים שמנסה להרוג אותם. (אקי אבני בתפקיד אורח).

שני בוגדים נחשפים... האחד הוא החפרפרת בממשל פאלמר שעובד עם סטנטון, ואילו השני הוא חבר של משפחת ורנר, שעזר לסעיד עלי להבריח את הפצצה לארה"ב. בינתיים, ג'ק מגלה את מיקומו של עלי ומנסה להציל את קייט.

ג'ק שולח את קייט למסגד כדי שתזהה את סייד עלי. היא מזהה אותו, אבל מתברר שגם הוא זיהה אותה... בינתיים, פאלמר מורה לעצור את סטנטון, ומבקש מאחד מסוכני השירות החשאי לחקור אותו.

בזמן שג'ק מנסה להוציא מידע מעלי, בוב ורנר חושף מידע חשוב על מעורבותה של מארי בסיוע לטרוריסטים. לין מתחילה לחשוד בשרי וחוקרת את המעורבות שלה עם סטנטון, בעוד שקים מקבלת עזרה מצייד מסתורי שמציע לה מקלט ביער.

פאלמר יוצר קשר עם גורם בסי-איי-איי שמאשר שסטנטון ניסה לגייס את שרי כדי שתעזור לו לחתור תחתיו. בינתיים, קייט מוצאת את מארי בשדה התעופה וג'ק חוקר אותה לגבי הפצצה.

ג'ק מנסה להתמודד עם הפצצה הגרעינית בשדה התעופה, אך כשמתברר שאי אפשר לנטרל אותה הוא יוצא למשימת התאבדות... בינתיים פאלמר טס ללוס אנג'לס כדי לפקח מקרוב על המצב ולהתמודד עם המשבר שבפתח.

ג'ק חוזר ללוט"ר אחרי שהפצצה התפוצצה ומצטרף למישל כדי לבדוק את אותנטיות ההקלטה המפלילה של עלי. בינתיים פאלמר מתכוון לצאת למלחמה נגד שלוש מדינות שהיו מעורבות בתקיפה הגרעינית.

ג'ק וקייט יוצאים מלוט"ר כדי להיפגש עם אדם שטוען כי יש בידו הוכחה שהקלטת מזויפת. בינתיים הנשיא פאלמר מעוניין לחכות עד שג'ק יביא לו הוכחות למעורבות המדינות באיום הגרעיני לפני שהוא מורה על תקיפתן.

ג'ק, קייט ויוסף לוקחים את וולאס לבית החולים לאחר שהוא נורה ע"י אלמונים. בינתיים הנשיא פאלמר מנסה להתמודד עם הפגנות אנטי-ערביות והפרות סדר באזור החוף המזרחי.

ג'ק נלכד על ידי אנשיו של איל הנפט פיטר קינגסלי שמעוניין להשיג את שבב המידע שבידו המכיל עדות מפלילה. לין מגלה שסגן הנשיא פרסקוט מתכנן לתפוס את הנשיאות, וקייט ויוסוף מותקפים על ידי המון זועם.

ג'ק מנסה לברוח מהחבורה של קינגסלי. קייט מנסה לקנות את שבב המידע מידיהם של שוביה, ופאלמר מתחיל לחשוד שמשהו מוזר מתרחש כשהוא לא מצליח ליצור קשר עם סגן הנשיא פרסקוט.

חברי הקבינט ובראשם סגן הנשיא פרסקוט מצביעים להדחתו של פאלמר. בינתיים, ג'ק משיג את השבב הפגום ונפגש עם האיש שתכנן אותו, כדי להוציא מידע חדש על ההקלטות מקפריסין. כשג'ק מתחקה אחר הרמזים הוא מגלה הפתעה מכיוון לא צפוי...

ג'ק מאתר את האיש שזייף את ההקלטות בקפריסין ומגלה ששרי פאלמר הייתה שותפה לקונספירציה. בינתיים, המידע אודות הדחתו של פאלמר מגיע ללוט"ר, ואילו קים חווה עימות אלים נוסף עם מעבידה לשעבר.

ג'ק מגלה שהמוח מאחורי זיוף ההקלטות הוא פיטר קינגסלי, ומנסה לשכנע את שרי לעזור לו להשיג ראיות נגדו. בינתיים, טוני נחקר במחלקה כששאפל נעלם, ומישל יוצאת מלוט"ר כדי לעזור לג'ק.

בפרק סיום העונה, ג'ק ושרי יוצאים ללוס אנג'לס לפגוש את פיטר קינגסלי. סגן הנשיא פרסקוט דוחה את התקיפה האווירית עד שיתבררו תוצאות הפגישה. אחרי שהוא מוחזר לתפקידו, הנשיא פאלמר נושא נאום לאומה ומדבר על הפצצה הגרעינית.