한때 CTU 요원이었던 잭 바우어는 CTU에서 회의를 하던 중 테러범들의 다음 목표가 자신의 새로운 상관인 제임스 헬러 국방부 장관이라는 사실을 알고는 2차 테러를 막으려 한다.

잭은 인터넷에서 공격과 관련 있는 것으로 보이는 위험한 바이러스 코드를 발견한 클로이의 친구 앤드루를 추적한다. 테러범들은 헬러를 처형할 계획을 방송한다.

잭은 테러범들이 자신을 헬러에게로 안내해 주길 바라며 필사적으로 노력하고, 클로이는 그런 잭을 몰래 돕는다. CTU는 신문을 위해 헬러의 아들 리처드는 데려온다.

베루스 아라스는 테러범의 계획에서 자기 가족의 역할에 대해 다시 생각하기 시작하고, 클로이는 자신이 잭을 도와주고 있다는 것을 드리스콜이 알게 된 후 체포된다.

잭은 테러범을 따라가고, 켈러 대통령은 헬러와 오드리가 자신들의 운명을 스스로 결정해 테러범들의 계획을 저지하기로 결정했을 때조차 과감한 대안을 제시받는다.

잭은 헬러와 오드리를 구출하지만, 그 유괴가 더 큰 음모의 일부였다는 것을 곧 알게 되고, 베루스는 자신의 행동이 아버지를 얼마나 화나게 했는지 깨닫고는 충격을 받는다.

에드가는 취약한 발전소를 오프라인으로 만들어 테러범들을 좌절시키려 하고, 잭과 오드리는 매복한다. 디나 아라스는 경찰에 가야 한다고 말하는 베루스를 구하려 한다.

잭은 어느 CTU 직원이 테러범과 한패인지 알아내기 위해 자신이 신뢰하는 유일한 사람이자 과거 CTU 요원이었던 토니 알메이다에게 도움을 청한다. 에드가는 드리스콜에게 매리앤에 관한 말한다.

베루스가 어머니를 위해 진통제를 사러 간 동안, 잭과 토니는 디나를 붙잡아 그녀가 오버라이드 장치를 찾는 것을 도와주면 베루스를 풀어주겠다고 약속한다.

나비 아라스는 테러범의 계획이 성공하는 것을 보기 위해 자신의 아들을 기꺼이 죽이려 하고, 에드가는 자신의 어머니 때문에 심란하다. 오드리는 자신의 남편이 테러범들과 어떤 식으로든 관련돼 있다는 것을 알게 된다.

CTU는 마완이라는 남자가 공격의 배후라는 것을 알게 되고, 오드리의 남편 폴은 잭을 돕기로 한다. 드리스콜은 점점 더 화를 내는 불안정한 딸을 상대해야 한다.

잭과 폴이 마완이 일했던 미국 회사에서 마완에 관한 정보를 캐내려 하자, 회사는 전자기 펄스 장치를 작동시켜 스스로 보호하기로 결정한다.

잭과 폴은 자신들이 수색 및 파괴 임무의 표적을 된 것을 알게 되고, 토니는 미셸이 드리스콜의 후임으로 나타나자 아연실색한다. 마완은 자신의 세운 계획의 다음 단계를 시작한다.

미셸은 클로이에게 전화해 CTU로 돌아오라고 하고, 테러범 감방에 침투하려는 잭과 디나의 시도는 물거품이 된다. 오드리는 아직도 남편에 대한 감정이 남아 있다는 것을 깨닫는다.

살해된 미 공군 가족에 대한 정보가 CTU의 의심을 불러일으킬 것을 우려한 마완은 미셸에게 전화해 잭과 베루스의 교환을 제안하며 주의를 돌린다.

CTU는 마완의 계획에 스텔스 전투기가 개입된 것으로 믿는데, 대통령 전용기가 무허가 스텔스 전투기와 같은 지역을 비행하고 있다는 사실이 밝혀짐에 따라 그들의 우려는 현실이 된다.

대통령 전용기가 사막에서 격추된 후, ‘핵풋볼’이 테러범들 손에 들어가지 못하게 막으려는 잭의 유일한 희망은 비행기가 추락하는 것을 본 야영객 2명에서 비롯된다.

로건 부통령은 초조한 마음으로 대통령직을 맡고, 잭은 ‘핵풋볼’에서 빠진 부분이 핵탄두의 위치를 드러낸다는 것을 알게 된다.

CTU의 마완 체포 작전을 망친 로건 대통령은 테러에 직접 대처한 적 있는 고문을 불러들이는 데 동의하고, 클로이의 첫 현장 임무는 거의 재앙으로 끝난다.

잭은 마완의 계획에 관한 정보가 있는 남자를 납치하기 위해 중국 영사관에 대한 급습을 지휘하지만, 결과적으로 벌어진 총격전은 오드리의 남편 폴에게 치명적인 파장을 몰고 온다.

CTU가 정치적 반발을 이유로 중국 영사관과 로건 대통령의 보복을 보류하려 하자, 잭과 그의 팀은 마완이 숨어 있는 공장으로 향한다.

핵탄두 발사를 막지 못한 잭은 마완을 CTU로 데려가 신문할 준비를 하고, 에드가는 리처드 헬러에게 불리한 증거를 찾아낸다.

중국인들이 비밀리에 납치를 감행하면서 토니는 테러범들의 손에 넘어가고, 무장한 탄두를 제때 격추할 어떤 희망도 점점 더 멀어진다.

잭이 탄두의 목표물이 로스앤젤레스임을 나타내는 자료를 찾지만, 로건 대통령은 정치적 곤혹을 막기 위해 잭을 중국 측에 넘기기로 한다.