Abbiamo lasciato la squadra del Jeffersonian riunita per il matrimonio di Hodgins e Angela, che hanno deciso di coronare la loro storia d'amore rendendo ufficiale la loro relazione, Zack in partenza per l'Iraq e Max Keenan in galera per mano di Booth. La cerimonia nuziale va a monte per via di un piccolo impedimento burocratico: Angela risulta già essere sposata e i due piccioncini partono per una fuga romantica dopo aver spiegato sommariamente la situazione agli invitati e la seconda stagione termina con l'immagine di Temperance e Seely in veste di testimoni davanti all'altare disertato. La terza si apre con la ricerca, vana e snervante, di un sostituto per Zack, ma è una impresa più facile a dirsi che a farsi. Brennan esige il massimo dai suoi collaboratori e trovarne uno in grado di riempire il vuoto lasciato dal geniale Dottor Addy è quasi impossibile. La situazione si riflette anche sul legame tra Booth e Bones, che non accompagna più il suo partner nelle indagini, preferendo rimanere in laboratorio e provvedere personalmente ai delicati esami che non riesce ad affidare a nessun'altro. Ma è davvero questo il motivo che sta facendo allontanare i due amici? O il fatto che Booth sia responsabile dell'arresto di Max ha creato una frattura tra lui e Temperance? Certo, la brillante antropologa sostiene di non serbare nessun rancore per la faccenda, che Max merita di stare in prigione perchè è un criminale e che Seely ha soltanto portato a termine il suo dovere. Temperance è una scienziata, razionale e distaccata che basa le sue opinioni sulla logica, non sulle emozioni.
Ovviamente questa non è che una forma di autodifesa costruita ad arte per superare il trauma dell'abbandono dei suoi genitori e lo shock subito per aver scoperto le loro vere identità. Tutti i suoi amici e colleghi riescono a vedere oltre la sua maschera di impassibilità, tutti tranne lei, che sostiene a gran voce di stare benissimo, che non ha nessun problema al mondo e che suo padre è soltanto un mascalzone. Anche l'FBI esprime il suo interessamento e lo fa nella persona del Dott. Lance Sweets (interpretato da John Francis Daley), uno psichiatra assegnato alla valutazione del rapporto professionale tra Brennan e Booth.
Nonostante la sfilza di credenziali, Sweets è giovanissimo e questo non gioca a suo vantaggio: Booth non fa altro che trattarlo come un ragazzino, mentre Temperance non ha mai fatto mistero che considera la psicologia soltanto un cumulo di sciocchezze. Nonostante gli inizi turbolenti però, Sweets riesce a far breccia nelle loro difese e alla fine, anche se continua a subire i loro sfottò, diventa un po' il confidente di tutti.
La coppia d'oro Angela-Hodgins decide di affidarsi a un detective privato per rintracciare il marito di Angela, sposato durante una vacanza su un'isola tropicale e di cui ha perso le tracce alla fine del soggiorno. Angy ha un vuoto di memoria e non riesce a ricordare ne' il suo nome ne' il suo volto, ma i due non si fanno abbattere da questi dettagli e fanno praticamente di tutto per rintracciarlo, perfino sottoporsi a sedute di ipnotismo. Grazie alle formidabili doti investigative dei loro detectives, riescono a rintracciarlo per chiedergli di firmare i documenti per il divorzio, ma un'altro ostacolo si erge in vista del traguardo: Greyson Barasa non ha alcuna intenzione di divorziare da Angela, della quale è ancora perdutamente innamorato e che è deciso a riconquistare per poter vivere con lei nella casa che ha costruito con le sue stesse mani in suo onore. Come se non bastasse, Greyson è un fusto estremamente affascinante, ma Angela è più che decisa a tagliare i ponti col passato e a sposare il suo adorato scienziato amante delle cospirazioni governative. Tra i vari episodi spiccano Chiunque ma non uno di noi in cui un orrendo omicidio viene perpretato all'interno del Museo, scuotendo il terreno sotto i piedi dei nostri beniamini, che vedono violato il loro Sancta Sanctorum, il rifugio asettico che li ripara dal mondo esterno, e Voglia di cantare nel quale Brennan è costretta a incassare un duro colpo che riguarda il suo partner. Nel primo episodio Un collega insostituibile, Zack torna dall'Iraq con grande sollievo di tutti e riprende immediatamente il suo ruolo al Jeffersonian per occuparsi di un caso che introduce la principale storyline della stagione, quella di Gormogon, un serial killer bizzarro e che segue la dieta che fu di Hannibal Lecter.
Gormogon è senz'altro una figura inquietante: il suo nome deriva da un gruppo di iniziati impegnati a debellare il potere occulto delle associazioni segrete come i Templari e i Massoni. Grazie alla sua fervente passione per i complotti, Hodgins si rivela un pozzo di informazioni sul killer, che oltre a nutrirsi delle sue vittime illustri, usa le loro ossa per costruire uno scheletro speciale, un macabro progetto che lui considera l'equivalente di un capolavoro artistico. Anche Sweets viene coinvolto nelle indagini e fornisce un profilo psicologico dell'assassino, che però ha ben più di un asso nelle sue maniche. Il finale di stagione L'ultimo discepolo rivela uno scioccante colpo di scena, che lascia la squadra profondamente scossa e orfana di un membro. Gormogon verrà sconfitto? E a quale prezzo? Riusciranno Angela e Hodginks a realizzare il loro sogno d'amore? Non vi resta che sintonizzarvi per scoprire le risposte.