A antropóloga forense Dra. Temperance Brennan (Emily Deschanel) trabalha no "Jeffersoninan Institute", em Washington. Junto ao FBI, ela acompanha investigações de casos de assassinatos envolvendo restos mortais das vítimas, especialmente seus ossos. O Agente Especial Seeley Both (David Boreanaz), arrogante porém charmoso, é quem trabalha com ela dentro da Agência de Investigação. A série explora, assim, além dos casos de assassinatos, as origens das relações entre os personagens e uma amizade - e possível romance - entre Booth e Brennan.