La Dra. Temperance Brennan (Emily Deschanel) es una excelente antropóloga forense que trabaja para el Instituto Jeffersonian (basado en el Instituto Smithsoniano) y es, además, escritora de novelas, como el thriller policíaco La Pista en el Hueso. Generalmente interviene en investigaciones de asesinatos cuando los restos de las víctimas están irreconocibles. Posee una extraordinaria habilidad para descifrar claves ocultas en los cuerpos de las víctimas.
Temperance Brennan trabaja junto al agente Seeley Booth (David Boreanaz) de la unidad de Investigaciones de Homicidios del FBI. Booth, un agente formado en la armada, no cree en la ciencia ni en los científicos. Está convencido de que la clave para resolver los crímenes radica en descubrir la verdad a través de aquellos que aún están vivos -testigos y sospechosos- mediante técnicas tradicionales. Por este motivo, choca con la Dra. Brennan tanto en el terreno profesional como en el personal.