Sete meses depois de Bones e Booth deixarem o país no final da temporada passada, Caroline chama os dois de volta ao Jeffersonian para ajudar a salvar o emprego de Cam, enquanto eles trabalham com ela e o resto da equipe para resolver um caso polêmico.

Os restos mortais de um casal descobertos em uma caverna situada em um Parque Nacional cria um mistério duplo: quem são eles e por que foram mortos? Enquanto isso, a namorada de Booth retorna inesperadamente de seu trabalho como correspondente no Afeganistão, deixando Brennan insegura quanto ao seu relacionamento com Booth.

Brennan e Booth vão para Jersey Shore quando restos decompostos são descobertos; a equipe gosta da namorada de Booth; Angela tenta manter um segredo.

Quando um crânio e mãos em decomposição são encontrados em uma lixeira, a equipe procura pelos outros restos mortais da vítima; Brennan concorda em filmar um episódio de um programa infantil com o professor Bunsen.

Um bailarino é assassinado e Booth e Brennan são levados a suspeitar de um grupo de dançarinos de rua. Enquanto isso, a namorada de Booth, Hannah, é baleada, deixando Booth preocupado com a saúde dela.

Os restos mortais de um jovem são encontrados em um navio negreiro naufragado há 150 anos e com o qual a equipe está trabalhando. A investigação de Brennan e Booth os leva a outro tipo de navio. Enquanto isso, Cam encontra uma ligação pessoal com o Amelia Rose, e Sweets tem dificuldades com Daisy.

Um evento para um confeiteiro (Wayne Knight) torna-se ruim quando restos humanos são descobertos na maior barra de chocolate do mundo; Cam luta contra a decisão de sua filha de ir a uma faculdade que não cumpre os seus altos padrões.

A equipe investiga um caso envolvendo um corpo carbonizado encontrado em um caminhão que pegou fogo. Descobrir a verdadeira causa da morte é um grande problema diante do estado em que o corpo foi encontrado. A investigação leva Booth e Brennan a uma escola de ensino médio local, onde as respostas podem estar em um relacionamento proibido. Enquanto isso, Hannah tenta se aproximar de Parket e Sweets busca se manter focada enquanto ajuda Daisy a se preparar para um teste exigido pelo governo.

Booth e Brennan investigam a misteriosa morte de uma cirurgiã cuja vida e morte desafiam a lendária objetividade de Brennan. Conforme a equipe busca evidências, Brennan se identifica cada vez mais com a brilhante médica e sua vida, algo que a faz questionar algumas de suas próprias escolhas.

A equipe investiga um caso envolvendo um corpo encontrado em um banheiro e que tem ligação com uma operação de falsificação. Enquanto isso, Hodgins e Angela têm decisões a tomar sobre família e residência, e Booth conta a verdade para Hannah sobre os sentimentos de Brennan por ele.

Quando a assassina conhecida por "Coveiro" é morta em frente ao prédio do tribunal ao ser levada para sua apelação final antes da execução, começa a caçada para encontrar o atirador. Descobre-se que o atirador de elite tem ligação com Booth. Enquanto isso, Sweets lida com seu último jogo psicológico e Angela se preocupa com a felicidade de Hodgins pela morte de Taffet.

Um corpo disfarçado de espantalho é encontrado com um ferimento à bala num remoto milharal, e a equipe é forçada a trabalhar contra o tempo a fim de escapar de uma tempestade e de possíveis complicações que poderiam comprometer a evidência. Booth e Brennan interrogam as três esposas da vítima, que, além disso, são irmãs, e descobrem que ciúmes entre irmãs e o desejo delas pela atenção do marido causou uma grande divisão na família. Booth e Brennan também interrogam um parente que desaprovava a poligamia da vítima. Enquanto isso, Cam sente-se insegura em sua relação com seu namorado médico (participação de Gold), todavia ambos percebem que precisam fazer do relacionamento uma prioridade.

Uma acrobacia mal feita resulta na morte de um ciclista, cujos restos mortais são encontrados no teto de um armazém. Hodgins e a equipe do laboratório investigam as múltiplas fraturas enquanto Brennan e Booth interrogam outros "acrobatas". Enquanto isso, Sweets novamente pede conselhos a Booth sobre Daisy e Booth chega a uma decisão sobre Hannah.

O Dia dos Namorados deixa a equipe estressada de formas distintas. A equipe lida com um caso envolvendo uma organizadora de casamentos cujos restos liquefeitos são encontrados em uma cama de bronzeamento. Cam pede a conclusão dos trabalhos o mais breve possível para que ela possa comemorar a data. Enquanto isso, Hodgins tenta planejar um dia romântico para Angela, com resultados ambíguos, e Brennan e Booth, pouco à vontade com o Dia dos Namorados, tentam dar pouca importância à data.

Depois de ter assassinado o Coveiro, o atirador Jacob Broadsky ataca novamente. Dessa vez, sua vítima é um antigo suspeito de um crime que conseguiu escapar das mãos do sistema judicial. Booth, com seu treinamento militar, entra no jogo do atirador para derrotá-lo e se compromete a fazer o que for preciso para garantir que justiça seja feita. Num dramático confronto, Booth tem minutos para pegar Broadsky antes que ele atinja seu alvo, mas a destreza e a velocidade de Broadsky provam que ele é um adversário à altura do agente do FBI. Enquanto isso, o pai de Angela faz uma visita ao Jeffersonian e insiste em escolher o nome do seu neto que está por nascer.

Uma severa nevasca deixa a cidade completamente no escuro, aumentando os obstáculos que a equipe precisa superar a fim de solucionar um assassinato que poderia estar ligado a uma possível doença viral. Mas quando Booth e Brennan encontram-se presos num elevador durante a falta de energia, Sweets está presente para assistência externa, porém faz mais do que lhe é solicitado ao iniciar uma delicada conversa acerca do relacionamento de Booth e Brennan. Enquanto isso, Angela e Hodgins recebem uma notícia preocupante sobre a saúde de seu bebê, e Hodgins e o squint Wendell Bray (participação de Michael Grant Terry) usam a criatividade no laboratório e colocam suas habilidades científicas em prática para identificarem a vítima e a rara doença.

Brennan se junta a um podólogo forense canadense para determinar a identidade de uma vítima após sete pares de pés desmembrados terem sido encontrados na fronteira dos Estados Unidos com o Canadá; mas seis pares de pés acabam sendo identificados como sendo parte de uma pesquisa. Enquanto isso, Cam ultrapassa os limites quando impede Michelle de escolher sua faculdade.

Os restos mortais de um homem que apresentava um programa de TV desvendando mitos são encontrados numa floresta de West Virginia, e surgem boatos envolvendo um Chupacabra e a participação de outro apresentador de TV, seu rival, no crime. Tudo fica ainda mais complicado quando é descoberto um vídeo que encerra todas as teorias sobre o crime. No labortatório, Vincent Nigel-Murray está de volta e tem de conciliar suas tarefas com as etapas do seu programa para alcoólatras, o que resulta em revelações surpreendentes.

Os restos do segurança de um museu marítimo são encontrados no Everglades (Flórida) após uma tentativa de roubo de um obsoleto mapa hidrográfico do século XVII usado para encontrar tesouros. A fim de solucionar o crime, Booth procura Walter Sherman, um ex-soldado que lutou no Iraque e que possui o sinistro dom de encontrar qualquer um e qualquer coisa. Com a ajuda de Sherman, bem como a de sua colega, Ike Latulippe, e seu conselheiro legal, Leo Knox , a equipe é levada a uma tatuadora que os direciona a uma violenta jovem. Mas quando a mulher é encontrada morta com o restante do mapa em meio aos seus restos, a equipe descobre séculos de história ligada ao mapa e ao suspeito por trás dos crimes. Enquanto isso, Brennan coloca a excepcional habilidade de Sherman à prova. E Booth guarda rancor com relação ao antigo companheiro.

Quando o esqueleto de um bem sucedido e bem quisto publicitário é encontrado em um centro comunitário, o desafio não é somente descobrir sua identidade, mas também descobrir o motivo pelo qual seus amigos, família e colegas de trabalho agora o odeiam. Ao passo que as peças do quebra-cabeças vão se juntando, a equipe vai se tornando curiosa sobre seu jeito de ser radicalmente honesto, mas eles obtêm resultados distintos quando tentam fazer o mesmo. Angela, no entanto, aproveita a oportunidade para forçar Hodgins a lidar com a verdade sobre sua gravidez.

Uma misteriosa garota surda é considerada uma possível assassina após ter sido encontrada nas ruas, coberta por sangue e segurando uma faca. É função da equipe do Jeffersonian descobrir quem é essa garota e definir se ela é mesmo culpada pelo assassinato.

O velho atirador Jacob Broadsky volta mais uma vez, brigando por outra vítima e aumentando a determinação de Booth de tirá-lo do caminho de uma vez por todas.

No final da sexta temporada, o time investiga os perturbadores restos mortais de um jogador que foram encontrados esmagados no equipamento de uma das pistas de um boliche. Quando não conseguem encontrar soluções, Booth e Brennan decidem usar disfarces e entrar para um time de boliche, em busca de respostas para o caso.