Nach dem Fund eines syrischstämmigen Taxifahrers mit Nuklearwaffen-Erfahrung entdecken Castle und Beckett ein Waffenlager sowie radioaktives Material, was Agent Fallon einen möglichen Terroranschlag vermuten lässt.

In einem Taxi wird die Leiche des gebürtigen Syrers Amir Alhabi aufgefunden. Was zunächst nach einem Raubüberfall aussieht, entwickelt sich schnell zu einem hochbrisanten Fall: In einem Lagerraum finden die Ermittler Hinweise auf die Existenz einer Atombombe. Agent Fallon vom Heimatschutzministerium übernimmt die Angelegenheit. Er geht davon aus, dass Amir Alhabi gemeinsam mit seinem Cousin Jamal Alhabi einen Terroranschlag geplant 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 ...