事実を重視する超理論派、法人類学者テンペランス・ブレナンと直感的で体育会系のFBI捜査官シーリー・ブース。全く正反対の性格のコンビが、数々の難事件を骨から解決していく犯罪ドラマ。シーズン2のラストでブレナンの父親を遂に逮捕したブース。逮捕された父親とブレナンの複雑な家族の感情が要所で描かれていく。
陸橋から投げ捨てられた頭蓋骨が走行中の若者の車にぶつかった。ブースはブレナンを連れて現場へ向かうが、彼女はザックがイラクに行って以来、何故かブースと現場に行くのを嫌がっていた。
少女サッカーチームを眺めていた女性の車が突然爆破。被害者のエイミーの遺留品から彼女が家を出ようとしていたことが分かる。ブースは夫のジェレミーに話を聞きに行くが、教育熱心で家庭的な彼女が狙われる原因は分からない。
森の中で子供が腐乱死体を発見した。遺体は両手を縛られ、足首が切断、眼球が繰り抜かれ、額には刃物の跡があった。ラボで調べると遺体の鼻には馬用の軟膏が塗られ、胃の中には馬のエサが……。
ブースがブレナンの父親を逮捕した事実を重く見たFBIは、二人のコンビ解消を検討していた。二人が最高の相棒だと証明するため、気の進まないセラピーを受けるブレナンとブース。そんな折、自然食品チェーン店の社長が殺害される。遺体の温度は53度もあり、発見直前まで調理されていたらしい。聞き込み捜査によると彼には敵も多く、ひどい浮気グセまであったようだ。そして彼がもう一体、若い女性の遺体と共に調理された痕跡が見つかる。
ハロウィーンのために特設された迷路の中でミイラ状態の女性の遺体が見つかった。やがてニュースを見て娘のメーガンが失踪したという両親が名乗り出るが、失踪時期から遺体とは別人と分かる。
ジェファソニアン研究所の焼却炉から若い女性の遺体が発見される。入管記録を見る限り被害者は内部の人間であり、同時にそれは犯人も内部の人間だということを指していた。遺体を見たアンジェラは、復顔する前から被害者が研修生のクリステンだと分かってしまう。
高校の卒業記念に埋められたタイムカプセルから液状化した白骨体が見つかる。アンジェラの復顔と高校の卒業アルバムを照らし合わせた結果、被害者はロジャーという青年で、卒業式の日の夜に姿を消していたことが分かる。
工事現場から刺殺され何かに噛まれた遺体が発見される。膝が砕かれていたことからマフィアの犯行が疑われたが、その後ブレナンの家に膝蓋骨が送られてくる。
ショッピング・モール裏の下水管からサンタの衣装を着た遺体が発見された。被害者の名前がサンタの本名と同じ、クリス・クリングルと知りラボのメンバーは面白がる。骨に残された痕跡からクリスは撲殺されたことが分かる。
自然公園に湧き出している泥の温泉から男の遺体が見つかった。アンジェラの復顔によって被害者がバイクレーサーのトリップと判明、彼は2週間前のレースで優勝した後姿を消していた。
大学の体育館で、伸縮式の観覧席に押しつぶされた遺体が発見される。その所持品から被害者が大学バスケのスター選手、R・J・マニングだと判明。ブースは大学警察のチーフがかつての大学バスケ界のヒーロー、カトラーと知り興奮する。
自動車事故の現場で黒こげになった女性の遺体を発見。車のすぐ近くの木の上には、ベビーシートごと飛ばされた赤ん坊がいた。車にはガソリンが撒かれ火をつけられた痕跡があることから殺人と断定。
ブレナンの父、マックスの公判日が決定した。そのため裁判が終わるまではブースとは別行動を取るよう命じられてしまう。ブレナンは弁護側の専門家証人にかつて助手に応募してきたクラークを推薦。弁護士の方針でクラークはザックの鑑定の穴を見つけるために証拠を見直すことに。
道ばたの草むらで草刈機に巻き込まれてバラバラになった遺体が発見された。歯型から2週間前に失踪したトミーという青年と判明。彼の家に向かったブレナンたちは隣人のアダムから、トミーが働いていたジムの顧客パムから執拗に迫られていたことを聞く。
ブレナン宛ての小包から顎の骨と銀のネジが出てくる。ゴルモゴンの仕業と考えたブレナンたちは早速被害者を調べ始める。検視の結果、被害者は例のロビイストのレイだと判明するが、骨に付けられた歯形が手製の義歯だったため、ザックは自分たちで義歯を作ることにする。