在Abu Fayed发动恐怖袭击的四年后，CTU被政府解散了。Jack Bauer在参议员Mayer所主审的参议听证会上被称使用了酷刑等非法手段来防止恐怖袭击。FBI在首席安全工程师Michele Latham被绑架后知道他们要入侵国家基础设施计算机。因为Jack曾与本次行动的策划者之一的Tony Almeida共事过，被传唤并要求他参与帮助这次的调查。而Latham被迫要给恐怖分子修理CIP装置。Jack和Renee审问一个和Tony有关的中间商时，那人被狙击手杀害了。

为了表明修补好的CIP装置可以进入国家电脑系统，Tony对航空中心实行了控制。总统Taylor和首相Matobo对派兵援助Sangala而进行磋商，第一先生Henry寻找与他儿子死因有关的线索。其间，一个FBI中的内奸帮助那名狙击狙击手逃脱了追捕。Jack和Walker探员跟踪着那个狙击手到快艇上，在那里逮捕了Tony。然而，CIP装置在此前被转到了Emerson一帮人的手中。

Tony回到Emerson的基地继续做卧底，并把Jack介绍给他。Dubaku要求Emerson绑架首相Matobo和他的妻子。Henry从Samantha那知道他儿子是被杀害的，因为他要揭露一个阴谋。Renee不顾对她事业的不良后果对狙击手进行了非法拷问。狙击手说出了Emerson的下一个计划，绑架Matobo。正当Renee和FBI取得联系告诉Matobo有危险时，Jack、Tony和Emerson突然袭击了Sangalan的大使馆，迫使Matobo夫妇躲进了安全屋。

Jack用毒烟迫使Matobo夫妇打开安全屋的大门。Renee在大使馆查看情况，但被Emerson抓住。Emerson要求Jack杀死Renee，不过Jack只擦伤了Renee头颈并让Renee看上去死了。然而Emerson要求他和Tony把Renee埋了。探员Larry Moss和Janis Gold被迫参与Renee折磨狙击手的司法调查。Henry发现他的特工队保镖Gedge参与了那场阴谋。Gedge用药使Henry麻痹，和Vossler准备在Henry和Samantha揭露阴谋前杀死他们。

Emerson怀疑Jack加入的动机，用枪指着他，迫使Tony向Emerson开枪。Jack和Tony向Matobo夫妇说明情况并成功说服他们有关于要把他们交到Dubaku手中以便追踪Dubaku的计划。Bill和Chloe救出Renee使她加入了这场行动。Dubaku的手下Nichols用钻石和Tony交换Matobo夫妇。随后Nichols下令杀死Tony，不过埋伏好的Jack杀死了Nichols的手下，要求他履行交易。就这样Nichols把Matobo夫妇带走。Colonel Dubaku在白宫附近制造了两架飞机相撞的惨剧，共杀死了271人。不过，Taylor总统还是拒绝从Sangala撤军。在Vossler的帮助下，Gedge引诱Samantha进入了她的公寓并在Henry面前杀死了她。Gedge试图杀死Henry并伪造成畏罪自杀，结果在Henry恢复行动能力后被Henry杀死了。

Jack、Tony、Bill、Chloe和Renee通过追踪Matobo夫妇找到了Dubaku的藏身处。Dubaku准备用CIP装置远程遥控化工厂的设备，散布有毒物质。Jack一伙营救出了Matobo夫妇，杀死了Dubaku的手下并在Dubaku散布有毒物质前破坏了CIP装置。修复CIP的Michael Latham在此过程中被杀害了。Dubaku成功地逃出并要求Vossler绑架Henry。Vossler进入Samantha的公寓。Jack和他的同伴们现在被暴露了。他们决定与那些没有受贿的政府人员合作。当Jack小队准备和Taylor总统会面时，Tony则留在Bill的家中着手另一个线索。因为他害怕他将因曾在Emerson的组织中参加过一些非法活动而遭逮捕。

Jack和他的小队来到白宫。在哪里他们得到了Taylor总统的支持。Dubaku威胁要是Taylor不撤军就杀了Henry。Jack和Renee在Larry的合作下，找到了Vossler和他的家人。Jack拷问Vossler，让Renee威胁他的家人。Jack知道了Dubaku的所在，在Vossler的攻击下被迫杀死了他。Dubaku从藏匿处出来，去见他的女友Marika。Jack和Renee进入了Dubaku的藏匿处杀死了Dubaku的手下。不过Henry在此过程被击中腹部。

Henry被送去做手术。Jack和Renee追踪银行转账查到了Marika。Dubaku说服Marika和他一起离开美国，为她办出国手续。Jack和Renee在Marika的公寓找到了她，告诉她Dubaku曾犯下的暴行，使Marika十分震惊。Marika同意了在她身上装追踪器。Dubaku从他的美国同谋那里取得了护照，并警告他们如果自己死了的话要把他们的名字向司法部公布。在FBI，Chloe和Larry帮助下Jack和Renee追踪Dubaku。探员Sean Hillinger原来是Dubaku的同谋，发布了Jack和Renee的逮捕令成功地拖住了他们的脚步。根据Taylor总统的要求，Bill派Aaron Pierce把总统的女儿Olivia带来。

Marika和Dubaku在小巷里吵了一架后，他们上了去机场的路。Larry撤销了逮捕令，让Jack和Renee继续追踪Dubaku。Marika制造了车祸，阻止了Dubaku的逃跑。Marika死在了车祸中。Jack从Dubaku的身上发现了装有同谋者名单的磁片。Larry和Chloe开始扫描磁片，但Sean和他的同谋Erika擦出了服务器上的数据。Sean杀死了Erika并弄伤了自己以掩盖真相。然而，Chloe通过镜像服务器恢复了数据。Sean被逮捕。当Taylor总统从医院回来时，Bill请求她考虑撤销Jack的听证会。一直与总统不和的Olivia和总统相聚了一会儿。Tony告诉Jack，Dubaku的上司，将军Juma即将亲自发动攻击，而且Mayer的手下里有人参与了此次行动。总统传召Mayer到白宫商议有关Jack的事情。而Mayer的参谋长Ryan Burnett被通知Juma将按时行动。

当总统和Mayer见面讨论取消对Jack的控诉时，Jack进入白宫试图从Burnett口中套出Juma即将开始的计划。Chloe从Dubaku的名单中删除了Burnett，以便让Jack有时间拷问他。但Janis发现Chloe删除了内容，Chloe被逮捕，特工组打断了Jack的审问。Jack被逮捕，Burnett拒绝了总统以豁免权交换Juma下一个目标的条件。其间，Dubaku在医院被暗杀了。Renee跟踪杀手到了一处位于Potomac河边的仓库。在那儿Juma的袭击部队准备乘船到他们的袭击目标。Renee偷偷上船时不小心把手机弄坏了。她发现Juma计划是从Potomac河中的下水管道入侵白宫。不过，她被Juma部队中的一个人发现了。在逃跑过程中试图及时预警白宫。

正当Juma开始袭击时，Renee被Larry所救并告诉了他有关Juma的计划。Jack被释放并帮助护送总统到安全屋。Bill发现Juma通过总统的手镯发信器确定总统的位置。他拿走了发信器引Juma到远离总统的地方，以便让Jack有足够的时间护送她到安全屋。Bill和白宫其他人员都被抓了。Jack和总统躲进了安全屋。特工队包围了Juma的部队。Juma恐吓说已经抓到了总统，迫使联邦特工撤退。副总统因害怕因为自己的命令让总统丧命而影响前途拒绝授权营救计划。Juma找到了Olivia并威胁要残害她迫使总统和Jack离开了安全屋。

Jack告诉Bill他在安全屋里释放了足够引发一场爆炸的天然气。当总统被迫宣读有关对“侵占”Sangala致歉的文稿时，Bill告诉Jack他看见Juma给一个同谋打电话。随Bill就抢来武器并制造了爆炸。他和几个Juma的手下丧生。在混乱中，Larry不顾副总统发布的命令下令进攻。Jack和Aaron拿起武器杀死了Juma和他的手下。总统与Olivia和解并任命Olivia担任她的顾问。Jack说出还有其他的同谋，要求审问Burnett。Larry拒绝了并让特工Powell逮捕Jack。但Renee说服了总统的参谋长Ethan Kanin，下令Larry的撤销行动。Larry因为Renee不听他的命令把Renee停职。Larry陪Jack到医院。当Jack开始审问时，一个被Juma同谋者Hodges派来的杀手迅速破坏了医院的监视系统，使用毒烟使得Jack和Burnett麻痹。之后切开了Burnett的喉咙，伪造成是Jack杀害的。Jack偷走了监控录像，在FBI的追赶下逃离了医院。

Jack把杀害Burnett的凶手的照片发给Renee，她查出那人叫John Quinn，他为Starkwood公司工作。而Starkwood公司正在接受议员Mayer的调查。Jack来到Mayer的家，他们发现Starkwood公司帮助Juma袭击了白宫是为了获得Sangala的一个无人监管区域，在那里开发一种生物武器。Larry发现Renee和Jack的联络，下令逮捕她。Morris O'Brian解密了Renne发给Jack的消息来换取Chloe的自由。其间，Quinn来到了Mayer的家，杀死了他。他追着Jack来到一个工厂。Jack杀死了Quinn并从他的手机消息中知道了生化武器已经运到了一个附近的港口。FBI来到了Mayer的家，发现他已经死了。Larry认为是Jack杀的。

在港口，Jack和Tony审问一个港口警卫，知道了有一伙人来收集生化武器。Jack和Tony跟着他们来到了一个集装箱。在警卫将被他们杀害时Jack冒着被暴露的危险杀死了其中一员并和他们展开枪战。Jack抢来了装运生化武器的卡车，但Tony被抓。Larry发现有第三人来到Mayer房子的证据。Renee把Jack调查Starkwood的事情告诉了Larry。在白宫，Ethan因Olivia的威胁和为了承担Jack“杀害”了Mayer的责任而辞职。Henry结束了手术。Olivia把Ethan辞职的消息泄露给了媒体。Jack叫Larry派一个小队营救Tony并让他在Starkwood公司的人赶上自己前取回武器。Jack在运送的路上不得不停下修复毒气的泄露。这给了那伙人足够的时间追上了Jack并抢回毒气。Jack告诉Larry，Starkwood重新拿到了毒气而且自己可能被感染了。

Jack因可能的感染而被隔离。Taylor暂时任命Olivia为参谋长并要把Starkwood的情况告诉了她。Taylor下达攻击Starkwood的决定，尽可能使伤亡降到最低。Jack的血液检测出他已经被感染了。他被安排在一间病房并向深感同情的Renee做简报。在Starkwood的Hodges获得了毒气并尝试从Tony口中了解政府到底对毒气的情况知道多少。Hodges的参谋Seaton，杀死了看管Tony的人。想要通过告知毒气的所在换取豁免权。与此同时，FBI的战略部队和海豹突击队在Larry的带领下来到了Starkwood。但在Seaton提供的地点里并没有武器。原来Seaton为了让Hodges有时间准备毒气而欺骗了Tony。Starkwood的军队开车包围了FBI和海豹突击队并威胁说如果反抗就会攻击。

在从Starkwood撤离前，Larry殴打Seaton而成果转移了他们的注意力，让Tony在他们撤离时可以偷偷溜走并呆在Starkwood。Jack出现了相关症状并必须决定是否用他女儿Kim的干细胞来治疗他。Olivia威胁一名记者，让他不要把情况告诉公众。Tony在Starkwood线人Doug Knowles的帮助下知道了毒气的所在。此人曾经帮助议员Mayer参与Starkwood的调查活动。这促使总统Taylor下达派三架F-18战机空袭Starkwood。Knowles随后被抓到并带去Hodges那里。Hodges把他杀死了。Hodges知道了空袭并威胁要用导弹发射病原体要总统下令撤退。

总统和Hodges和Seaton会面，他们声称如果不加强Starkwood的军事力量就发射病原体。Tony秘密执行了一项总统Taylor不置可否的命令，他摧毁了装有病原体和导弹的建筑。这促使总统逮捕了Hodges和Seaton。Kim和Jack相聚。Larry和他的队伍看管了Starkwood，不过一个叫Galvez的工作人员带着一个毒气罐逃走了。在接下来的追逐和交火中，Larry被Starkwood的员工击伤。Tony背叛了Larry并杀了他。后Tony检查了毒气罐并命令Galvez把它带到安全的地方。

Galvez藏在FBI的周围。Tony弄伤了自己来掩盖自己的涉案。Renee和Jack被告知Larry的死讯后加入搜寻Galvez的队伍。Tony打算把FBI队伍引到一所空置的建筑并引爆炸弹，让Galvez有机会逃跑。其间，一个神秘人物Cara Bowden假扮成Hodges的律师，告诫Hodges生化武器不应是他个人使用的。并威胁他的家人让他保护他同谋的身份。Galvz伪装成FBI探员，引诱队伍进入大楼。Jack根据追踪设备发现Galvez伪装成探员离开了大楼。Jack警告了Renee，但在部队离开大楼前炸弹爆炸了。Walker没有受伤，而Jack发现Tony在有关提供袭击白宫的线人的问题上欺骗了自己。在所有证据都指向Tony的情况下，Jack与Tony对质，但他疾病发作，让Tony逃跑了。Hodges吃下了Cara给他的毒药。他被紧急送往医院。Galvez抢了一辆救护车和Tony逃走了。

Jack告诉Renee，Tony和Galvez一起害死了Larry。Tony与Galvez做交易，不过Galvez拒绝把毒气罐给Tony，用枪指着Tony，要求告诉他买家的名字，但Tony成功地扭转形势，杀死了Galvez。Tony和Cara见了面。他们和主谋们进行视频通话。匿名的主谋们本打算6个月后使用生化武器，那样整个国家将会变得混乱，他们可以趁机夺得政府的控制权。Hodges不合时宜的行动却让计划可以马上实施。于是他们决定利用最后一个毒气罐在美国发动另一场袭击并嫁祸给一个穆斯林组织。Hodges在医院被救活。他和政府达成了协议，让他参加了证人保护计划，Olivia对此极力反对。最为回报，Hodges告诉Jack一些有关冒充者和背后组织的信息。Taylor总统授权重新启用被封存CTU服务器的计划。Jack请求Chloe操作该系统。其间，Tony、Cara一伙人绑架了一个做替罪羊的穆斯林。而Jack开始出现痴呆的症状。

Tony安排的替罪羊Jibraan为了他的弟弟被强迫帮助Tony进行恐怖袭击并要为此背黑锅。其间，当Chloe知道Jack的病况后对情绪激动。Chloe用CTU服务器帮助FBI成功地通过一笔流动资金查到了Jibraan。但她无法查到Jibraan的合法住址，只知道他担保人清真寺的地址。Jack和Renee来到那儿审问清真寺的阿訇，Muhtadi Gohar。但他拒绝告诉他们Jibraan的住址。Jack把他扣为人质。Olivia联系杀手杀害Hodges，后来良心发现取消行动和汇款。在医院，一个警卫把Hodges带去参加证人保护计划，护送他进了汽车。但随后汽车爆炸，Hodges死在了爆炸中。一个当地警察认出了Jibraan把他的地址告诉给了Jack和Renee。Chloe进一步发现Jibraan是被设计的。Jack对自己的鲁莽表示后悔，赢得了Gohar的敬重。Jack带领小队突袭了Jibraan的家并解救了Hamid，但是Tony和他的队伍已经带走了Jibraan。在突袭中Hamid刺伤了Tony的手下。此时，Tony已经开始实施计划的最后一步，袭击华盛顿地下铁。

Jack和Renne加快了追寻Jibraan的脚步。而Jibraan正帮助Tony对华盛顿地下铁发动恐怖袭击。由于Chloe和Janis的出色表现，Jack和Renee知道了Tony的位置。撞击了Tony的货车并抓到了他。尽管Chloe和Janis不和，但还是恢复了Tony破坏的数据，使Jack联系到了Jibraan。Jibraan帮助他们找到了毒气罐。Jack在毒气罐释放毒气前成功地把它隔离了。随后让Jibraan和他的弟弟相聚。Olivia和她的联系人见面，原来是她的联系人要求杀死杀手杀死Hodges的。Olivia想要隐瞒她的行踪，而Pierce打电话给Ethan Kanin要他帮助自己拿取Olivia办公室里的录音带。他打算用它揭露Olivia。Tony的同伙Cara Bowden打电话给Jack威胁说她有两个手下在机场盯上了Kim，如果Jack不帮Tony逃跑，Kim就会被杀。

Jack没有办法，只好帮助Tony逃跑。Jack向Renee说出了他的苦衷。他和Tony一起逃了出来，但随后他却被Tony抓了，因他被生化武器感染了，体内的病原体可以制造生化武器。在机场，Kim在拿登记卡时，接到了Renee打来的电话警告她有危险并开始怀疑一对她刚认识的夫妇。前幕僚Ethan Kanin拿到有关Olivia参与杀害Hodges的录音带。Olivia试图从Ethan手中抢走并销毁它，但Ethan放了一个假的在身上并把真的给了Pierce，让Olivia拿到空带子。机场里，FBI就快要逮捕Tony雇佣的手下时，其中一个男的逃脱了。Kim跟踪了他，用无线电报告了他的位置。她单枪匹马地拿到了用来监视她的手提电脑。Chloe和Renee用它确定了Bowden的位置。Cara为Tony和一个主谋Alan Wilson商量让Tony获得更高的职位。Wilson为了监管Jack的转移决定和Tony见面。Jack成功地从想要从他身上提取病原体的医生那儿逃了出来。

为了找到Jack，Chloe试图从Kim从机场拿到的手提电脑中找到Tony的位置。其间，Jack逃到一个车库试图开车逃跑，但Tony赶到后他企图自杀。最后Jack又被Tony抓住。在白宫，在Pierce的协助下，Ethan和Olivia见面。Ethan告诉Olivia她没有销毁录音带。Ethan要Olivia亲自把真相告诉她的母亲。Alan Wilson是整个事件的主谋并曾下令杀死Michelle等人。而Tony告诉Jack他一直想要给他的妻子报仇。当Wilson和Tony、Cara见面时，FBI及时出现。Cara和Wilson逃走了，Tony找到了他们并杀死了Cara。他在杀Wilson时说出了他杀死Wilson的另一个原因--Wilson杀死了Michelle连同他未出生的孩子。就在Tony对Wilson开枪时，Jack和Renee及时出现并阻止了他。Wilson被逮捕，但他否认对他的指控，使得Renee冒着离职的可能对他采取极端的措施以防止他脱罪。在白宫，Olivia告诉了她父母她参与杀害了Hodges。作为美国总统，Taylor决定她不能为女儿的罪行做掩护，这使她丈夫非常沮丧。Jack在向Gohar做祷告后，病情急剧恶化。Kim认为她不能让她父亲死，她自愿冒着生命危险捐出干细胞来拯救他父亲的生命。