Booth et Brennan ont quitté l’Institut Jefferson pour vivre d’autres aventures loin des scènes de crimes et des ossements de victimes. Mais ce départ n’est que de courte durée, et ils sont contraints de revenir six mois plus tard pour travailler sur un nouveau meurtre. Mais pendant ce court laps de temps, beaucoup de choses ont changé et le couple va devoir s’adapter au nouveau modèle instauré.
Brennan et Booth ont changé de vie : Temperance se consacre à sa carrière d'écrivain et ses deux enfants tandis que Seeley est devenu instructeur pour les jeunes recrues du FBI. Mais un soir, le FBI retrouve un corps calciné dans une fourgonnette et tous les indices semblent indiquer qu'il s'agit de Booth. Brennan revient aussitôt à l'institut Jefferson pour inspecter elle-même les os, refusant de croire à la mort de son mari…
Brennan a prouvé que le corps carbonisé était celui du frère de Booth. Aubrey poursuit l'enquête avec l'agent Grace Miller des affaires internes, dont le co-équipier a disparu avec un document contenant les noms d'une centaine d'agents du FBI infiltrés. Gravement blessé, Booth s'efforce de rester en vie aux côtés des partenaires de crime de son frère…
Temperance est de retour à l'institut Jefferson, de même que Booth a repris son poste au FBI. Tous deux enquêtent sur le meurtre d'un inventeur dont les organes ont été revendus sur le dark web. Par ailleurs, Camille reçoit le soutien de ses collègues après sa rupture avec Arastoo et Hodgins organise une exposition photo pour Angela.
Le corps d'un agent immobilier est découvert dans les bois, rongés par des coyotes-loups et le crâne endommagé par le tir d'un jeune chasseur. Pour déterminer les causes de la mort de ce passionné de football virtuel, Bones se fait épauler par une experte en anthropologie médico-légale, le Dr Beth Mayer, dont elle jalouse le talent…
Le corps d'une jeune étudiante en médecine est retrouvé sous le plancher d'une église abandonnée, à côté d'un cercueil contenant le squelette, sans tête, d'un officier anglais du XIXe siècle. L'institut Jefferson voit alors débarquer l'agent Abbie Mills et Ichabod Crane, un duo d'enquêteurs venus relier cette affaire à une série de crimes inexpliqués à Sleepy Hollow et rapatrier la dépouille centenaire…
Le FBI et l'institut Jefferson sont mobilisés sur une enquête très sensible et médiatique : le meurtre du sénateur de Virginie. Ancien directeur de mine, l´homme était très proche de la sénatrice Hayley Winters qui l'avait convaincu de voter un amendement allant contre ses convictions…
Alors que Booth et Brennan s'opposent sur le rituel de la petite souris pour leur fille, tous deux enquêtent sur le meurtre d'une magicienne, experte en tours d'évasion. À l'institut Jefferson, Camille craint que le photographe et mentor d'Angela, Sebastian Kohl, n'ait pas que des motivations professionnelles envers la jeune femme mariée…
Une célèbre journaliste politique est retrouvée dans l'étang d'un parcours de golf. À l'origine de révélations explosives sur des opérations menées par la NSA, la femme avait obtenu ses éléments d'un informateur au sein de l'agence de sécurité nationale. Le FBI et l'institut mènent leur enquête avec la crainte d'être sur écoute…
L'enquête sur la mort d'un comptable, passionné de Far West, conduit Booth et Brennan à infiltrer « le jeu des pionniers », un concours de tirs en tenues d'époque. Par ailleurs, Angela et Hodgins s'interrogent sur leur vie familiale et Camille se laisse séduire par le photographe Sebastian Kohl.
L'équipe enquête sur le meurtre d'un officier de police qui va choquer le Jeffersonian et le FBI. L'analyste comportementale, Leslie Green, est assigné pour travailler avec Booth sur cette enquête et donne ses évaluations personnelles sur qui pourrait être le meurtrier. Pendant ce temps, Cam doit prendre des décisions importantes dans sa vie personnelle et l'équipe entière doit faire le point pour comprendre ce qui est vraiment important pour eux.
Hodgins sort de huit semaines de rééducation et peut sortir de l'hôpital, mais il est encore en fauteuil roulant et son médecin est pessimiste. Il refuse cependant d'abandonner le travail et tient à participer à l’enquête sur la mort d'une avocate connue pour défendre les criminels pauvres.
Le corps d'un homme a été retrouvé carbonisé dans sa voiture et le Jeffersonian est chargé de l’identifier. Il s'agit d'un homme reconverti dans le masculinisme après un mariage houleux. La mauvaise humeur de Hodgins, dont l'état de santé ne s'améliore pas, devient vite un souci pour Camille et Angela.
Fatigués de leurs nuits où ils doivent s'occuper de Christine qui fait des cauchemars, Booth et Brennan se retrouvent en plus face à une affaire étrange : les restes d'une femme ont été retrouvés dans un parc, mais le corps a subi plusieurs transformations et a été conservé durant des mois avant d'être découvert.
L'équipe du Jeffersonian s'occupe du meurtre d'une ancienne délinquante, dont le corps a été retrouvé. Par ailleurs, Brennan va être auditionnée par le FBI pour avoir frappé un suspect lors d'un interrogatoire. Elle ne réalise pas qu'elle risque une suspension. Tandis que le couple Hodgins/Angela ne fonctionne plus, Aubrey entame maladroitement une relation avec Jessica. Il se confie à Booth.
Le corps d'un homme est retrouvé piégé dans une rivière gelée. Il s'agit d'un détective privé connu pour être un «nettoyeur» pour des clients haut placés. Parmi les dossiers étudiés, Aubrey trouve celui de son père, parti vivre à l'étranger depuis plusieurs mois. Sa réaction fascine la psychologue du FBI, Karen Delfs. De son côté, Hodgins essaie de se faire pardonner auprès de sa compagne Angela pour son attitude désagréable.
Un corps est retrouvé dévoré par des rats de laboratoire sur le campus de l'université de Lynwood. Booth et Aubrey découvrent que la victime était à la tête du groupe de chant a cappella et semblait préparer un coup majeur. Sammy Mills, la nouvelle interne engagée par le Jeffersonian, se montre pleine de bonne volonté mais elle est assez maladroite.
Le corps d'un agent des services secrets est retrouvé dans les bois, rongé par l'acide. Le seul témoin dans cet affaire est un homme passablement éméché qui prétend avoir été attaqué par des assaillants masqués. Malade, Bones doit rester alitée. Elle est remplacée par le Dr Colin Fisher, mandaté par les services secrets. Le coupable doit être identifié sans tarder car le Président des Etats-Unis projette une visite dans la région prochainement.
Le partenariat entre le FBI et le Jeffersonian fait l'objet d'un documentaire, se focalisant notamment sur le couple Booth-Brennan, autant professionnel qu'intime. Le tournage les suit sur l'enquête autour de la mort d'un livreur de pizzas dont le corps a été retrouvé 10 ans après sa disparition dans une déchetterie.
Le corps d'un hockeyeur star est retrouvé flottant dans une rivière, décapité par deux badauds avec leur hors-bord. Le Jeffersonian commence à rechercher la tête manquante pendant que Booth replonge dans le sport qu'il affectionne. Booth et Brennan essaient de faire du ménage dans leurs affaires mais ne parviennent pas à se détacher de tout.
Le corps d'un milliardaire disparu lors d'une expédition près du cercle polaire a été retrouvé 15 ans plus tard. L'équipe du Jeffersonian est chargée de l’identification et découvre qu'il est mort assassiné : les quatre survivants de l'équipe, dont Clark Edison, sont considérés comme suspects. Camille reçoit une visite de sa sœur Felicia, surexcitée à l’idée d'organiser le mariage de sa sœur.
Le Jeffersonian est chargé d'analyser le corps d'une femme retrouvé dans une benne à verre ; un inspecteur français l'identifie comme la femme d'un noble devenu cambrioleur international et il est persuadé qu'il est le tueur. Aubrey se charge de l'enquête, poussant Booth à s'occuper de sa vue qui baisse. Au laboratoire, des objets se mettent à bouger autour de Hodgins.
Une nouvelle victime du Marionnettiste a été retrouvée et les premiers indices montrent que le tueur a tout fait pour qu'elle ressemble au Dr Brennan. Obsédée par l’affaire, Brennan commence à avoir des cauchemars troublants qui selon un psychiatre seraient un indice vers le tueur.
