Jack Bauer agora trabalha para o Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Ao representar seu chefe numa reunião com a equipe da Unidade Contra-Terrorismo (CTU), ele acaba se envolvendo numa grande batalha para evitar um ataque planejado por terroristas turcos.

Jack é temporariamente reintegrado a CTU para garantir a segurança de Andrew. Enquanto isso, Audrey e Heller são mantidos reféns por terroristas. Os criminosos anunciam que Heller será julgado por genocídio e será assassinado caso seja considerado culpado.

Jack segue os terroristas que sequestraram Andrew. Ele reluta em ajudar o rapaz, ainda que a vida de Andrew esteja em perigo. Chloe continua ajuda Jack sem que ninguém saiba. Driscoll contrata a ex namorada de Curtis, uma mulher que guarda um grande ressentimento por ele.

Jack cria uma falsa situação envolvendo reféns, em uma loja de conveniência, armando para Kalil e outros inocentes, para conseguir mais tempo para Chloe fazer o satélite de segurança funcionar corretamente. Audrey e o Secretário Heller tentam escapar.

Jack e o Diretor Driscoll concordam em trabalharem juntos, depois de a polícia ter feito confusão com o episódio de Kalil. Os terroristas começam a ameaçar Audrey, a menos que Heller confesse ter praticado crimes de guerra, em frente às câmeras, dentro de uma hora.

Jack resgata Heller e Audrey. Navi encomenda a morte de seu próprio filho e revela que o julgamento de Heller foi uma mera diversão para encobrir os verdadeiros planos de sua organização.

Jack e Audrey são atacados por criminosos que ficaram sabendo sobre a visita dos dois a uma empresa de segurança. Edgar realiza um golpe de risco para tentar deixar as centrais elétricas fora do ar. Navi descobre que Behrooz ainda está vivo quando o rapaz entra em contato com Dina e ela vai encontrá-lo numa estação de trem.

Jack encontra Dina e ela o leva até Behrooz. Navi consegue localizar Behrooz antes de Jack. Edgar tenta resgatar a mãe logo após um acidente numa usina nuclear localizada perto da casa dela.

Jack consegue resgatar Behrooz. Dina leva Jack até o local onde os terroristas planejaram os ataques. Curtis faz Marianne recuperar alguns arquivos do escritório de Powell. Audrey fica sabendo que seu marido mantém ligações com os terroristas. Driscoll reintegra Sarah e Tony à CTU.

Os agentes da CTU descobrem que Marwan mantém um aparelho de ativação manual num edifício. Jack e Curtis vão ao local enquanto as outras usinas nucleares continuam sob ameaça. No posto médico da CTU, Driscoll enfrenta uma situação de emergência envolvendo sua filha.

Enquanto Jack e Paul procuram McLennan-Forster para obter informações sobre Marwan, um executivo da empresa dispara uma grande bomba de pulso magnético para destruir todos os sistemas eletrônicos num raio de uma milha.

Jack e Paul enfrentam uma equipe subordinada a McLennan-Forster, usando uma loja de artigos esportivos como esconderijo; Tony e Michelle se esforçam para trabalhar juntos novamente; e Marwan começa a executar a próxima fase de seus planos.

Jack e Dina se disfarçam para convencer outro terrorista a ajudá-los a encontrar Marwan; quando Paul sofre uma cirurgia, Audrey percebe o quanto ainda se importa com ele; e Chloe volta a trabalhar na CTU.

Marwan propõe trocar Jack por Behrooz a fim de distrair a atenção da equipe da CTU. Anderson se disfarça de mecânico de aviões para roubar uma aeronave.

Jack e os agentes da CTU atacam o esconderijo de Marwan, mas ele consegue escapar. Enquanto os agentes da CTU procuram por Mitch Anderson, ele vai para os céus em busca do Air Force One.

Após o acidente com o Air Force One, Jack tenta manter os códigos do arsenal nuclear longe dos terroristas. Enquanto isso, o vice-presidente Logan assume a presidência.

Os homens de Marwan roubam uma ogiva nuclear em Iowa. Os agentes do CTU capturam um homem ligado a Marwan, mas são impedidos de interrogá-lo oficialmente.

Após frustrar a missão de captura de Marwan ordenando a prisão de Jack, o Presidente Logan pede ajuda a alguém mais experiente. Enquanto isso, Chloe segue uma pista que pode levar aos comparsas de Marwan.

Com a permissão de Palmer, Jack sequestra um chinês que pode ser a única pista até Marwan; Chloe luta com as suas emoções após ter matado o homem que a atacou; Audrey fica horrorizada quando Jack deliberadamente arrisca a vida de Paul durante uma cirurgia de emergência.

Cheng Zhi, chefe de segurança do consulado chinês, percebe que Jack e a CTU organizaram a invasão que resultou na morte do cônsul. Palmer e Buchanan fazem todo o possível para evitar que Cheng investigue o caso. Jack descobre o paradeiro do terrorista Marwan e enquanto ele prepara o lançamento da ogiva roubada, Jack está em seu encalço.

Enquanto a ogiva segue para um local desconhecido, Marwan escapa da CTU. A equipe da CTU percebe que Richard Heller foi o elo que Marwan usou para planejar o sequestro do Secretário Heller. O porta-voz da Casa Branca começa a suspeitar da confiança de Logan em Palmer.

Para facilitar sua fuga, Mandy faz a CTU pensar que ela assassinou Tony. Os chineses sequestram o agente Bern. A esperança de encontrar o míssil se evapora e o Presidente Logan culpa Palmer pela crise.

A CTU finalmente localiza o míssil perdido. O presidente Logan concorda contra a vontade de Palmer em entregar Jack aos chineses para que ele pague pelo ataque ao consulado.