Beckett non vede Castle da quando è partito per finire di scrivere il suo libro. La squadra rimane quindi scioccata quando sulla scena del nuovo caso su cui indagare trovano proprio lo scrittore, per di più con un'arma da fuoco in mano. Castle proclama da subito la sua innocenza, ma Beckett non può fare altro che arrestarlo per sospetto omicidio.

Una psichica molto famosa viene assassinata e Beckett e Castle si ritrovano ad indagare nel mondo del mistero e del soprannaturale. Le cose si complicano quando si scopre che la stessa sensitiva aveva scritto una lettera prima di morire, preannunciando la sua morte.

Durante le indagini sull'omicidio di un investigatore privato Beckett incontra un suo vecchio collega, ora diventato un cacciatore privato. Le cose si complicano quando Beckett scopre che l'uomo potrebbe essere coinvolto nell'omicidio. Nel frattempo Castle deve decidere se comperare o meno una Vespa alla figlia.

Castle e Beckett indagano sull'omicidio di un giovane matematico ucciso con un proiettile vecchio di duecento anni. Ovviamente Castle fa partire la sua immaginazione, presumendo che il killer sia un uomo venuto dal passato attraverso una macchina del tempo.

Durante un funerale una bara viene aperta per sbaglio, rivelando la presenza di due cadaveri anziché uno. La squadra dovrà allora darsi da fare per scoprire l'identità del secondo cadavere. Nel frattempo Castle inizia a riflettere sulla sua relazione con Gina.

Una donna viene ritrovata morta e tutti gli indizi puntanto ad un misterioso omicida che viene chiamato Triplo Killer, o 3XK e che aveva terrorizzato New York City quattro anni fa, prima di sparire misteriosamente. La sqaudra dovrà allora trovarlo prima che colpisca ancora.

La squadra lavora sul caso di un agente della polizia ucciso. Il primo sopralluogo rivela però che in realtà l'uomo non è un agente, ma solo uno spogliarellista vestito da poliziotto. Beckett e Castle allora entreranno nel mondo dei club di spogliarellisti maschili per scoprire il suo assassino.

Un cadavere viene ritrovato in Central Park. Le indagini rivelano che il caso è legato al rapimento di un giovane ragazzo. Lottando contro il tempo la squadra deve capire il motivo di questo rapimento per rintracciare il colpevole prima che possa colpire ancora.

Una donna viene ritrovata morta, senza ossigeno nel corpo, come se fosse stata nello spazio senza protezione. Beckett cerca di capire che cosa possa aver provocato questo stato, mentre Castle è già sicuro: la donna è stata rapita dagli alieni e poi rilasciata.

Il corpo del proprietario di un bar viene ritrovato sulle sponde dell'East River di New York. Le indagini della squadra si espanderanno anche nelle fogne della città vecchia, dove verranno scoperti dei segreti nascosti fin dai tempi del proibizionismo.

Il romanzo di Castle, "Heat Wave", sta per diventare un film e la protagonista femminile decide di far visita al distretto di polizia per conoscere meglio Beckett e imparare le sue mosse. La donna ben presto si ritrova coinvolta nell'investigazione di un omicidio.

Il proprietario di un famoso negozio di magia di New York viene ritrovato, morto annegato, all'interno della vasca di tortura del grande mago Houdini. Castle e Beckett dovranno indagare a fondo nel mondo di maghi e prestigiatori per scoprire il killer.

Vecchie ferite vengono riaperte quando il detective ormai in pensione che aveva lavorato al caso dell'omicidio della madre di Beckett contatta quest'ultima con nuove informazioni. Il caso viene dunque riaperto e si scopre che in atto ci potrebbe essere una cospirazione per non rivelare ciò che veramente successe quel giorno.

Un uomo che qualche anno prima aveva vinto alla lotteria, diventando milionario, viene ritrovato morto all'interno del suo appartamento. Le indagini della polizia si concentrano sul passato della vittima e sui soldi spesi dopo la sua vincita.

Castle e Beckett si scontrano quando un vecchio amico dell'uomo diventa il principale sospettato di un omicidio. Le indagini proseguono e Castle si ritrova ad un bivio: o la polizia sta per arrestare un uomo innocente, o il suo amico è veramente un killer.

Castle e Beckett indagano sull'omicidio di un taxista, probabilmente causato da un tentativo di rapina finito male. Presto però si scopre che la vittima era coinvolta in una misteriosa cospirazione di grandi dimensioni e inimmaginabili conseguenze. Prima parte di un doppio episodio.

Castle e Beckett devono lottare contro il tempo e mettere da parte i loro risentimenti nei confronti dell'agente Fallon per impedire che la città divenga oggetto di una catastrofe di proporzioni gigantesche. Seconda parte di un doppio episodio.

Un omicidio viene commesso all'interno del set di una delle soap opera più longeve d'America. La vittima è proprio una delle sceneggiatrici della serie. Le indagini rivelano che la lista dei sospettati è lunga, in quanto tutti avrebbero voluto il posto di lavoro della vittima.

Durante un processo ai danni di un presunto omicida, un membro della giuria improvvisamente cade a terra, morto. Le indagini rivelano che l'uomo era stato avvelenato in precedenza, e la squadra cerca di capire il motivo di questa uccisione.

La squadra lavora al caso di un uomo ritrovato morto all'interno del forno di una pizzeria. L'uomo però non lavorava per il ristorante ma era un reporter, che a quanto pare aveva scoperto una storia molto importante e molto pericolosa.

Una giovane promessa del nuoto in procinto di partecipare alle Olimpiadi viene ritrovato morto in una piscina per l'allenamento. La squadra inizia le indagini scoprendo ben presto una lunga serie di segreti che potrebbero aver portato alla morte dello sportivo.

Beckett deve indagare sulla morte in seguito ad una sparatoria di un suo ex collega della polizia di New York. Le indagini proseguono e la squadra sembra sempre più convinta che il sospetto principale sia scappato a Los Angeles.

Durante le prove di un concorso di bellezza i partecipanti scoprono il cadavere di un ex reginetta, morta per strangolamento. Le indagini rivelano presto che le persone che avevano un motivo per uccidere la ragazza sono molto numerose.