Une experte en anthropologie, Temperance Brennan, et son équipe à l'institut Jefferson (une allusion au Smithsonian Institution) est appelée à travailler en collaboration avec le FBI dans le cadre d'enquêtes criminelles, lorsque les méthodes classiques d'identification des corps ont échoué. Temperance travaille à partir des squelettes (d'où son surnom éponyme de la série : Bones, qui signifie « ossements », en anglais).

Celle-ci est épaulée par un agent du FBI, Seeley Booth, avec lequel elle entretient des rapports tantôt conflictuels, tantôt complices voire plus. Elle s'appuie également sur son équipe de scientifiques : Angela Monténégro, sa meilleure amie, qui a inventé un logiciel pour reconstituer une scène de crime en images tridimensionnelles ; le Dr Jack Hodgins, expert en insectes, spores et minéraux ainsi que de son assistant, Zack Addy, jeune surdoué.

法人類学者テンペランス・ブレナンとFBI捜査官シーリー・ブースがコンビを組んで数々の難事件を解決していくクライム・サスペンス。母親を殺害した犯人が刑務所内で殺害されたと知ったブレナン。ブースと共に殺害犯に面会すると、彼は父親の指示であるとほのめかす。消息不明の父親の手がかりを失ったと落ち込むブレナンに、ブースは捜査を諦めないと約束する。シーズン1以上に手ごわい難事件が続出し、シーズン1で登場した連続殺人犯エップスとの戦いや、ブレナンの父親をめぐるミステリーなど、シリアス・ドラマ要素も充実。

A segunda temporada começa com um assassinato que aponta para o pai desaparecido de Brennan e com o fato de que a equipe forense do Jeffersonian ganhou uma nova chefe, Camille Saroyan. Durante a temporada, Brennan, junto com seus amigos do Jeffersonian, descobrem que seus pais eram assaltantes de bancos famosos e o pai de Brennan é preso. No início, Brennan é hostil com seu pai, mas recupera a amizade com ele e com seu irmão, Russ. Nesta temporada, são encontrados restos mortais de duas crianças que haviam sido enterradas vivas. Conforme as investigações ocorrem, descobre-se que o assassino é um serial killer que se auto-denomina O Coveiro, cujo Modus Operandi consiste em enterrar as vítimas vivas e exigir por uma quantia altíssima em dinheiro (caso seja paga, O Coveiro dá a localização do local onde a pessoa está enterrada, caso contrário, a pessoa nunca será achada e morrerá). Brennan e Hodgins são sequestrados e por pouco não morrem, pois conseguem escapar, mas não sem traumas, já que Hodgins tem sua perna ferida, devido ao Coveiro o atropelar quando ele vê Brennan no chão ao pé do seu carro e corre para ela. O caso do Coveiro começa a ser analisado pela promotora Heather Taffet. Nesta temporada, Angela e Hodgins iniciam um namoro.

En esta segunda temporada Brennan estrena jefe y compañero, la tensión aumenta, las pasiones se desatan y una terrible conspiración obliga a Brennan a enfrentarse con su difícil pasado.