O enredo da temporada envolve:
A ameaça de detonação de uma bomba atômica na cidade de Los Angeles.
O retorno de Jack Bauer à UCT.
Um atentado contra as instalações da UCT.
O retorno de Nina Myers como colaboradora dos terroristas.
A existência de um aliado dos terroristas dentro da "família Warner".
A existência de traidores dentro do governo de David Palmer.
As dificuldades enfrentadas por Kim Bauer enquanto ela tenta fugir da cidade.
O início da amizade entre Jack Bauer e Kate Warner.
O sacrifício de George Mason para destruir a bomba atômica.
Tony Almeida assumindo o cargo de diretor da UCT.
A traição de Sherry Palmer contra seu ex-marido.
Um impasse que pode levar à guerra os EUA e três países do Oriente Médio.
A ajuda de Tony e Michelle para que Jack consiga deter a guerra.
A deposição de David Palmer da Presidência dos EUA, e seu posterior retorno.
Novamente, depois de um dia tumultuado, as coisas não terminam bem e um atentado à vida do Presidente Palmer ocorre nos instantes finais da temporada.