Le cadavre d'une femme gît au cimetière militaire de Washington. L'agent Booth, du FBI, fait appel à Temperance Brennan, experte anthropologue à l'Institut Jefferson. D'abord réticente, la scientifique accepte d'étudier le corps. C'est le début d'une étroite collaboration. Cette première saison, composée de 22 épisodes, installe les personnages : Booth a un fils, Parker, et les parents de Bones ont disparu lorsqu'elle avait 15 ans. Dans l'épisode 7, Booth et Bones sont confrontés à un tueur en série, Howard Epps, qui sera à nouveau au coeur d'épisodes ultérieurs, notamment dans la deuxième saison. A la fin de la saison, on retrouve le corps de la mère de Bones, assassinée.