À Boca Raton, en Floride, un homme décède à la suite d'une mystérieuse maladie. L'agent spécial Matthew Ryker soupçonne une histoire autrement plus sinistre : une attaque à l'anthrax par voie postale. Alors que les infections se multiplient, il commence à traquer le tueur avec son équipe. Parallèlement, le microbiologiste Bruce Irvin établit ses propres théories sur le véritable responsable et ne reculera devant rien pour que justice soit faite.

Capitol Hill est placé sous haute protection lorsque le stagiaire d'un sénateur ouvre une lettre remplie d'anthrax. L'agent Dani Toretti arrive sur les lieux avec sa propre théorie : le tueur est un loup solitaire. Après avoir compris que l'attaque pourrait être plus planifiée que prévue, Dani et Ryker enquêtent sur une épidémie survenue dans un entrepôt des postes. À l'USAMRIID, Bruce commence à se demander sur qui il peut réellement compter.

L'agent Moore tente de trouver la boîte aux lettres utilisée pour envoyer les lettres chargées d'Anthrax pendant que Ryker et Dani sollicitent l'aide de l'inspecteur des postes pour localiser l'endroit où le tueur s'est procuré les enveloppes. Parallèlement, le FBI découvre les anciens penchants de Bruce Ivin grâce au signal d'alarme donné par un ex-collègue à l'autre bout du pays.

Alors que Ryker et Dani commencent à interroger les collègues de Bruce, les médias et le FBI concentrent leur attention sur un nouveau suspect : Mr Z. Après le passage de Bruce Irvin au détecteur de mensonges, l'équipe de Ryker est réaffectée au nouveau programme Amérithrax. Mais Ryker, Dani et Moore ont d'autres plans : continuer à suivre leur piste en secret.

Des recherches nécessaires aux abords d'un étang entraînent un nouveau rebondissement dans l'affaire. La tournure prise par l'enquête malmène les émotions de Bruce. Avec un suspect écarté, Ryker et son équipe sont aidés par une découverte scientifique. Parallèlement, Bruce commence à chanceler sous la pression croissante rendue par le FBI.