Nach einer Vergiftung mit einer gestohlenen Chemikalie hat Castle nur noch wenig Zeit, während Beckett und das FBI fieberhaft nach dem Gegenmittel suchen und dabei eine geheime Militärbasis namens „Dreamworld“ sowie Verteidigungsminister Reed ins Visier nehmen.

Castle wurde während der Suche nach demjenigen, der die tödliche Chemikalie gestohlen hat, selbst vergiftet. Nun hat er nur noch wenige Stunden zu leben. Für Beckett und das FBI beginnt eine atemlose Jagd nach der ebenfalls gestohlenen Dosis des Gegengifts. Castles Entführer Branson hatte einen Hinweis gegeben, die die Ermittler zu der geheimen Militärbasis "Dreamworld" führt. Beckett und McCord wenden sich an Verteidigungsminister Reed, der offenbar etwas zu verbergen hat.

Richard Castle - erfolgreicher Schriftsteller, Hobby-Detektiv und Vater - hat seine Inspiration in NYPD Detective Kate Beckett gefunden. Die kluge, temperamentvolle Ermittlerin dient ihm als Vorlage für seine Romanfigur Nikki Heat. Aufgrund des großen Erfolges wird "Heat Wave" nun sogar verfilmt - auch wenn sich Beckett nicht so ganz mit der Wahl der Hauptdarstellerin anfreunden kann. Für die Detectives ist Castles Instinkt inzwischen unentbehrlich geworden - auch wenn der Autor zu Beginn der Staffel selbst als Tatverdächtiger ins Visier der Ermittler gerät. Der Mord an einer Hellseherin, eine geheimnisvolle Schatzkarte, ein Mörder auf Zeitreise und viele weitere spannende Fälle erwartet das Team. Auch der Mord an Becketts Mutter erfährt erneut Aufmerksamkeit. Und dass Castle und Beckett Gefühle füreinander hegen, ist mittlerweile mehr als offensichtlich ...