Castle cerca in tutti i modi di riappacificarsi con la detective Beckett, ma lei sembra non volerne saperne. Nel frattempo la squadra ha a che fare con l'omicidio di un ex colletto bianco che, senza lavoro, era finito in un giro di droga.

Queste volta il distretto si ritrova a dover indagare su due omicidi in contemporanea, e dopo la divisione dei compiti Castle approfitta della situazione per fare una scommessa con la coppia Esposito-Ryan: vince chi riuscirà ad incastrare il proprio colpevole per primo.

Una modella emergente viene assassinata nei pressi di una fontana in pieno centro di New York. Le indagini sono serrate ma i sospettati sono tanti e sembra che ognuno di essi abbia avuto un movente più che valido per uccidere la ragazza. Nel frattempo la madre di Castle cerca di ritornare alla propria carriera d'attrice.

Un esploratore artico viene ucciso durante una spedizione in circostanze misteriose: Castle e Beckett iniziano le indagini e scoprono che in realtà l'uomo era un truffatore e nel momento della morte si trovava nel suo appartamento. Il caso ha fin da subito molti colpi di scena ma l'eccitazione di Castle si trasforma presto in frustrazione.

Castle presenta il suo nuovo libro e riceve anche un'allettante offerta di lavoro, che però lo costringerebbe a lasciare il lavoro in polizia. Nel frattempo però deve aiutare Beckett a risolvere il mistero di una donna uccisa in circostanza misteriose.

Halloween si avvicina e Castle e Beckett hanno un caso tra le mani: un ragazzo è stato ucciso in un cimitero con un paletto di frassino conficcato nel cuore. Le indagini portano dritte in una comunità di vampiri della New York sotterranea.

Una giovanissima rockstar viene assassinata e le modalità dell'omicidio ricalcano alcune scene del suo ultimo videoclip. Castle e Beckett indagano interrogando fan ossessionati, manager senza scrupoli e musicisti invidiosi. Anche Alexis, grande fan della cantante, vuole aiutare nelle indagini.

Un corriere viene assassinato mentre stava trasportando un misterioso pacchetto, poi fatto sparire dagli assassini. Le indagini rivelano un inaspettato collegamento con un caso chiuso parecchi anni prima dallo stesso capitano Montgomery quando era ancora detective.

Un noto avvocato di stato viene assassinato e la squadra deve trovare velocemente il colpevole per non gettare discredito sulla polizia. Le indagini rivelano che la vittima non era irreprensibile come si credeva e aveva qualche scheletro nell'armadio. Nel frattempo Castle è preoccupato perché la figlia Alexis gli sta nascondendo qualcosa.

Il cadavere di un uomo viene ritrovato nel deposito rifiuti di un condominio e identificato dalla moglie e l'amante della vittima. Castle e Beckett devono quindi indagare a fondo sulla doppia vita dell'uomo, cercando nel contempo di spegnere l'aggressività delle due donne.

Un collezionista di opere d'arte viene assassinato nella sua galleria. Le indagini però sono complicate perché un proiettile sembra mancare dalla scena del crimine. Il mistero si infittisce ancora di più quando si scopre che un uomo senza memoria era nella galleria la notte dell'omicidio.

Castle e Beckett devono indagare sulla morte di una damigella d'onore in un matrimonio. Richard rimane sorpreso nello scoprire l'identità della sposa: è infatti la sua ex fidanzata Kyra. Mentre le indagini proseguono Beckett inizia a dubitare dell'obiettività di Castle sul caso.

Un esponente della mafia irlandese viene assassinato per questioni legate ad un traffico di droga in cui è implicato anche un noto presentatore televisivo. Le indagini prendono un'altra piega quando si scopre che l'assassino potrebbe essere lo stesso che aveva ucciso la madre di Beckett 10 anni prima.

Una famiglia rientra da una vacanza e trova un cadavere nel proprio appartamento. Le indagini si allargheranno fino a rivelare un traffico di droga internazionale. Nel frattempo Castle rientra nella classifica dei 10 scapoli più desiderati e Beckett si ingelosisce.

Una star del baseball viene assassinata. Il giocatore, di origini cubane, si era fatto molti nemici per i suoi tentativi di intrattenere rapporti con la gente del suo paese d'origine. Durante le indagini Beckett rivela anche di essere una grande fan del baseball, al contrario di Castle.

Una studentessa viene ritrovata morta e la scena dell'omicidio ricorda le tecniche sadomaso. Le indagini confermeranno questa teoria: la ragazza stava infatti scrivendo una tesi sul mondo del sesso estremo e sembra che queste sue ricerche possano aver provocato il suo assassinio.

Beckett riceve una telefonata da un killer che la sfida a fermarlo prima che compia degli omicidi; l'uomo sembra ossessionato dal personaggio femminile del libro di Castle. Dopo il secondo omicidio le indagini vengono prese in mano dall'FBI.

Beckett riesce a sopravvivere all'incendio del suo appartamento e va a vivere qualche giorno a casa di Castle. Nel frattempo però il killer continua a giocare al gatto col topo, questa volta alzando la mira nella scelta della sua vittima.

Un archeologo viene ucciso dopo aver ritrovato e portato a New York una Mummia antichissima. I sospettati rientrano tra i dipendenti del museo per cui l'uomo lavorava, e ognuno di loro avrebbe avuto dei motivi per ucciderlo.

Un noto presentatore televisivo muore per via di un attacco cardiaco. L'uomo aveva però confidato a Castle di essere nel mirino di un omicida, e per questo lo scrittore non crede all'ipotesi della morte naturale. Nel frattempo un'attrice cerca di sedurre Castle per entrare a far parte del cast del film tratto dal suo libro.

Un omicidio viene ricollegato alla sparizione di un poliziotto e partnee di Esposito, avvenuta anni prima. Per risolvere il caso un nuovo detective viene chiamato a lavorare con la squadra, suscitando la curiosità di Beckett e la gelosia di Castle.

Uno chef famoso per numerose apparizioni televisive viene assassinato all'interno della cucina del ristorante in cui lavorava. Non appena iniziate le indagini, Beckett scopre che la proprietaria del locale è una sua vecchia amica dei tempi del college.

Un noto stilista e produttore di cosmetici viene assassinato: le ipotesi si divodono tra la rapina e l'omicidio, e per questo viene chiamato ad indagare il detective Demming, che ingaggia una vera e propria rivalità con Castle per la risoluzione del caso e per impressionare Beckett.