Bones raconte l'histoire d'un duo policier pas comme les autres. Le Dr. Temperance Brennan (Emily Deschanel) est une romancière anthropologue médico-légale. Un jour, elle est appelée par le FBI afin de les aider dans certaines enquêtes difficiles. Brennan doit reconstituer des meurtres grâce à des ossements pour remonter jusqu'à l'assassin. Qu'il s'agisse d'affaires récentes comme anciennes, Brennan est un peu le joker de la police. Aidée par trois collègues scientifiques, Brennan doit partager chaque enquête avec l'agent spécial Booth (David Boreanaz). Seeley Booth est un ancien sniper de l'armée, assez bourru et charmeur qui joue de son autorité. Très fidèle à ses convictions et plus que cartésien, il ne fait confiance qu'à son instinct et doute des capacités de Brennan qu'il surnomme affectueusement "Bones".