La première journée de Beckett en tant que capitaine du 12e arrondissement tourne au cauchemar lorsqu'un mystérieux appel téléphonique provoque sa disparition. Castle, Ryan et Esposito tentent de retrouver sa trace, aidés dans leur recherche par Alexis et Hayley Shipton, un enquêteur privé anglais. Ils découvrent que son équipe de la division «enquêtes spéciales» a complètement été décimée, y compris l'ancienne partenaire de Beckett à Washington, Rachel McCord, laissant croire à un gang de tueurs à gages. Castle est de plus en plus inquiet et décide de demander l'aide du prisonnier William Bracken. Celui-ci révèle à Castle que l'obsession de Beckett finira par la conduire à sa perte...

Rita, agent de la CIA, épouse de Jackson Hunt et belle-mère cachée de Castle, apporte son aide à Beckett et Vikram Singh. Singh avait transmis à McCord et son équipe un projet appelé Loksat. Lorsque McCord a été tuée, Singh a contacté Beckett. Braken avait un partenaire qui utilisait les avantages de la CIA pour introduire de la drogue dans le pays. Beckett réalise que le complot n'a pas été démantelé, et que le procureur général en fait partie. Le complice de Bracken est toujours en liberté, et sa prédiction, qui indiquait que Beckett serait totalement dévorée par son obsession devient réalité, au risque de perdre Castle...

Kate étant partie, Richard trouve l'appartement un peu vide. Pour combler le départ de Kate, il a commandé un système informatique parlant qui s'appelle Lucy. De son côté, Kate s'entraine avec Vikram. Elle lui propose de travailler avec elle à résoudre des meurtres. De leur côté, Esposito et Ryan se demandent pourquoi Kate s'est séparée de Richard. De mèche avec Esposito, Lannie tente d'en savoir plus sur la séparation, auprès de Kate, sans succès. L'équipe enquête sur la mort de Peter Garber, un étudiant en marketing de la faculté d'Hudson, retrouvé empalé sur une branche dans Central Park.

Kate est surprise par Martha, débarquant au commissariat afin d'essayer une nouvelle fois de retourner auprès de Castle, en vain. De leur côté, Ryan se plaint à Esposito du comportement de Jenny sur l'arrivée prochaine du second enfant du couple et de l'argent dont il va avoir besoin.  L'équipe enquête sur la mort de Dave Johnson, alias P.J. Moffet, un écrivain de 52 ans, retrouvé mort par balle, dans une église.

Quand une oeuvre d'art inestimable est volée pendant le transport, Castle et Beckett travaillent avec un témoin pour traquer le coupable.

Le détective Slaughter revient pour demander l'aide de Castle dans la résolution d'un vol à main armée. Mais quand un corps est retrouvé lié au crime, Slauhgter devient le suspect numéro un dans la casse qui a tourné en assassinat, pendant que Castle doit déterminer s'il est coupable ou aider à prouver qu'il est innocent.

Afin de traquer le meurtrier brutal d'un séducteur mesquin, Castle et Beckett doivent enquêter dans l'Elite de New York, pendant ce temps, Rick prévoit de surprendre Beckett pour leur premier anniversaire de mariage.

Castle et Beckett enquêtent sur le meurtre d'un artiste de navires de croisière, mais se retrouvent pris au piège en mer avec le tueur.

Quand un mort est trouvé dans le théâtre du dernier spectacle de Martha, l'enquête de Castle et Beckett les conduit dans l'inattendu et dangereux monde de la compétition a capella.

Castle obtient enfin sa journée au tribunal quand il vient à la barre en tant que témoin clé d'un meurtre datant d'il y a cinq mois. Mais lorsque de nouvelles informations surviennent tout à coup, lui et Kate doivent lutter contre la montre pour éviter une erreur judiciaire.

Castle a acheté pleins de cadeaux pour le bébé de Jenny et Kevin. Il demande l'aide à Martha qui a alors l'idée de montrer le cadeau parfait qu'Alexis a trouvé pour le bébé de Jenny et Kevin. Cela décourage Richard, mais Martha (avec l'assentiment d'Alexis) le rassure, car elles aiment le voir se démener. Suite à cela, Alexis aborde le changement de comportement de Richard à propos de Kate.  L'équipe de Beckett enquête sur la mort d'un Russe, Grigory Mishkin, le fils d'un employé du consulat russe de New York. Au consulat russe, Pavel Oborin, le consul, insiste auprès de Kate pour qu'un agent russe dépêché par leurs soins se joigne à l'enquête. Il s'agit de Vasily Zhirov, un employé faisant partie du service de sécurité diplomatique russe et un grand fan de Richard Castle et de ses romans.

Alors qu'il croyait aller rencontrer Stephen King pour parler d'un projet, Richard est enlevé en pleine rue au 143 Nicholas Street. Quelques minutes plus tard, c'est au tour de Kate d'être enlevée à cette même adresse. Les deux se retrouvent isolés dans un décor d'une salle de classe. Richard est avec trois autres hommes, alors que Kate est avec deux autres femmes. Chaque groupe doit résoudre une série d'énigmes afin de pouvoir sortir sain et sauf. Malheureusement, la panique s'empare de chaque groupe. Kate et Richard doivent, chacun dans leur groupe respectif, tenter de calmer les prisonniers, tout en trouvant les réponses aux énigmes. Chaque groupe finit par se retrouver, mais est vite piégé à nouveau par le ravisseur.

Richard a le syndrome de la page blanche et rien ne peut le calmer. Il a l'idée de chercher l'inspiration parmi les lettres qu'il a reçu lors de sa disparition, mais en vain. L'équipe de Kate enquête sur la mort d'Eddie Ramirez, un soigneur d'animaux salvadorien, travaillant au zoo de Central Park, la nuit. Le corps de la victime a été retrouvé dans la fosse aux serpents. Les premières informations de l'enquête démontrent que Ramirez recevait des menaces par textos et était prêt à payer une personne d'une forte somme. Du côté de Richard Castle investigations, Alexis et Hayley sont à classer les affaires résolues. Castle leur reproche de choisir des affaires qui manquent de piquant, de mystère.

Richard, Hayley et Alexis sont à Los Angeles afin de découvrir la raison pour laquelle Richard s'y trouvait quand il a disparu. Le trio est à peine installé dans la suite de l'hôtel, que Richard reçoit une enveloppe avec un sceau, avec un message l'invitant à aider la police de Los Angeles à résoudre le meurtre d'un homme retrouvé mort dans un cimetière. Le message est signé du G.D.S., une société secrète de détectives considérée comme une légende urbaine. En compagnie de Hayley, Richard arrive au cimetière où a été retrouvé le corps. Le prenant par surprise, Hayley est présenté au détective Kurt Menendez de la police. La victime s'appelle Phillip Harris, un détective privé. Le tueur lui a pris le cœur. Menendez aimerait parler à la sœur de Phillip, qui vit à New York. C'est ainsi que Richard mêle Esposito et Ryan à l'affaire. Grâce à la sœur de Phillip, Esposito et Ryan, ainsi que Castle et Hailey, ont pu savoir que Phillip enquêtait sur un tueur en série, qu'il avait baptisé "le fantôme" et qui sévit à New-York et Los Angeles. Phillip a dit à sa sœur qu'il avait pratiquement identifié le tueur en série. Lannie découvre que "le fantôme" a fait sept victimes, quatre à Los Angeles et trois à New York.

Kate enquête sur la mort d'une recrue de l'académie de police où elle a étudié. Elle remarque l'une des étudiantes qui lui rappelle la jeune recrue qu'elle était. Du côté de Richard, il hésite à divulguer à Kate les informations qu'il a trouvé à Los Angeles. Sous la pression d'Hailey, Richard révèle finalement le contenu du film. Cela déçoit Kate, mais elle décide de continuer à enquêter sur Locksat en compagnie de Richard.

L'équipe de Kate enquête sur la mort d'un chauffeur blindé en transport d'argent. Les premières informations recueillies portent à penser qu'il s'agit des mêmes individus qui opéraient, il y a neuf ans, sur une affaire dont Javier Esposito s'occupait. À l'époque, il était fiancée avec Sonia Ruiz. Ils doivent à nouveau travailler ensemble, malgré les sentiments d'Esposito et le passé de Ruiz. Chez Richard, la jalousie s'installe entre Kate et Lucy, la voix informatisée. Après avoir lu le manuel d'instruction à l'insu de Richard, Kate change la voix de Lucy pour Linus.

Castle et Beckett profitent d'un matin en amoureux, quand Martha surgit avec une nouvelle idée pour la promotion de son livre : une interview avec Oprah Winfrey et elle compte sur son fils pour la lui décrocher. Un nouveau meurtre est signalé : Lars Cross, un spécialiste des fouilles souterraines, est retrouvé décapité par un cimeterre après avoir été torturé. La victime qui revenait de Turquie, semblait avoir gagné beaucoup d'argent. Castle remarque dans les affaires de la victime, son intérêt pour les Contes des 1001 nuits. Il n'en faut pas plus à Castle pour élaborer une théorie sur un génie tueur. Au cours de l’enquête, Castle est approché plusieurs fois par une mystérieuse femme blonde qui semble être au courant des démêlés de Lars. Malheureusement pour Richard personne ne semble l'avoir remarqué. Rapidement, la vérité sur le séjour en Turquie de Cross est découvert : il aurait trouvé la tombe du roi Salomon. En parallèle, l'accouchement de Jenny se complique, si bien que la vie de la mère et du bébé est en jeu.

Hailey fait équipe avec Marcus Janek afin de s'introduire dans l'immeuble de la Manchester Energy et d'y installer un logiciel espion dans l'ordinateur du Vice-Président. À la Manchester Energy, Hailey découvre le corps de Marcus. Elle s'inquiète et tente de trouver des indices qui pourraient expliquer sa mort, mais elle découvre des indices pouvant l'incriminer et prétexte la contamination. L'identité de Marcus Janek est vite retrouvé par les policiers. Chez Richard, celui-ci fait une agréable surprise à Kate...

Alors que Castle et Beckett se demandent comment ils vont évoluer une fois l'affaire Loksat classée, ils sont appelés sur une affaire très étrange : Alan Masters, un inspecteur sanitaire sans histoire, est retrouvé sans vie chez lui, mais quand Lanie conclut à la mort par empoisonnement par tétrodotoxine, la victime reprend conscience, apparemment sain et sauf. Castle devient vite fasciné par la victime, qui veut juste reprendre sa vie. Il oriente donc la police vers un laboratoire qu'il a condamné à une forte amende pour avoir mal manipulé un produit chimique dangereux. Mais peu après avoir fait sortir la police de chez lui, il est victime d'un piège l'électrocutant. En parallèle, Vikram parvient à réunir des preuves contre Caleb Brown, l’avocat de Loksat.

L'équipe enquête sur la mort de l'acteur Zane Cannon, retrouvé poignardé avec une plume d'oie à la gorge, sur les planches d'un théâtre où il répétait Hamlet. La première suspecte est son ex-petite amie, Naomi Fox, actrice aux méthodes extrêmes devant incarner Ophélie, qui aurait tué Zane, mais les révélations d'un paparazzi qui suivait Zane démontrent qu'il fréquentait la mafia espagnole de Harlem. C'est alors que Richard est enlevé par El Oso, légende de la mafia mexicaine en fuite, afin de lui prouver son innocence sur la mort de Zane.

Alors que le temps est à l'orage et qu'une coupure de courant arrive subitement, Alexis et Haley sont surprises chez Richard Castle Investigation par un homme ayant une hache qui annonce la fin des temps en latin, avant de s'écrouler, mort. Cela effraie Alexis et Haley qui alertent Richard grâce au système d'alarme. Arrivée aux bureaux de Richard, Richard et Kate découvre le nom de la victime sur le poignet : Gabriel Shaw, un patient d'un hôpital psychiatrique. Au cours de l'enquête, l'équipe découvre que Gabriel Shaw était un fanatique religieux qui se préparait à combattre le Mal. Il n'en faut pas plus pour Richard pour croire au retour du démon. Cela exaspère Kate qui tente de lui prouver le contraire. Entre temps Richard découvre qu'il est marqué par une croix lumineuse, lorsqu'il se prend en photo, augmentant sa paranoïa.

Vikram, Kate et Richard sont au rendez-vous dans le parc pour attendre les instructions de Locksat, grâce au téléphone que Caleb leur a fourni. À l'heure dite, ils reçoivent l'appel qui demande à Caleb de remettre une clef USB contenant des numéros de compte dans une cabine d'un entrepôt abandonné. Avec l'aide d'Hailey, ils investissent l'entrepôt abandonné. Au moment où l'auto de Caleb arrive près de la cabine, Kate reçoit un appel d'Esposito, lui disant que Caleb est mort brûlé dans une automobile. C'est alors que Kate comprend, trop tard, qu'ils ont été piégés par Locksat. Au moment où tout semble perdu, un véhicule, conduit par Mason Wood, arrive et sauve Kate et Richard. C'est Rita, la belle-mère de Richard, qui a demandé de l'aide à Mason, mais Kate doute sérieusement.