Beckett经历了大面积的切除手术，她需要三个月的恢复时间才能回纽约警察局和Castle共事，但是苏醒的Beckett却记不起来自己被射击的事情了。Castle拒绝Beckett和自己一起调查，他希望自己能全身心投入到调查，以便能找出那个想杀害自己的人。

一个有犯罪前科的人在一条巷子里，被人用剑劈成了两半。在调查过程中他们陷入了盲区，因为受害人的身份是有前科的罪犯，那么他的仇家必然很多，最后还扯进了一位警员。经过复杂的调查，他们将目标定位在了一位漫画作者身上。只是最终的凶手是一名真正的暴徒。

Castle和Beckett遇到了一桩奇怪的案子，案发现场只有一大水坑的血液，但是没有受害者，这让他们很是疑惑。与此同时，Alexis收到了来自纽约斯坦福大学的消息—她没有被录取，为此她感到很是不解。最后根据血液化验，他们把受害者范围缩小到了男性这个范围，继而最终找到了真凶。

一名女大学生被人杀害了，凶手将她的尸体扔在了一处建筑工地，企图毁尸灭迹。在进一步的调查中，警方发现致使受害人死亡的枪是Ryan以前的配枪，但是那把枪在一次执行任务的时候，被一名3KX连环杀人案的凶手给抢走了。

Castle和Beckett调查一起谋杀案件，该谋杀案件和一名盗取珍贵雕塑的小偷有关。SerenaKaye，一名聪明、性感的博物馆调查员也参与了此次调查，Castle对此欣然接受，而Beckett对此很是懊恼。然而这其中似乎存在着一个不为人知的秘密。SerenaKaye更多地吸引了Castle的注意，同时Beckett的感觉开始变得烦乱。

一名猎人在纽约一所恐怖的大厦里狩猎时被杀害了，Castle和Beckett开始调查此案。他们对此案进行了深层次的调查，Castle认为肯定是存在一股超自然的力量杀人，而Beckett则认为没有超自然力量存在。《灵书妙探第4季/Castle4》分集剧情介绍：

Castle和Martha被一群抢劫银行的武装匪徒劫持。匪徒要求与Beckett通话，并且威胁她如果有任何轻举妄动，他们便会杀了Castle。Castle意识到这并非是一起普通的劫案，匪徒的目的是要拖延时间，以便寻找一个银行保险箱。最终Castle发现了匪徒想要的保险箱，并利用Martha手镯的反光发出了一组摩斯密码。

亚特兰大一家赌场的合伙人SamSiegel被发现陈尸于纽约一处废弃的码头，Castle和同伴们开始调查。Sam死前曾与前妻Rebecca因为一处共有房产发生争执，警方把视线放在了Rebecca身上。Castle等人到亚特兰大去查案，漂亮的赌场侍应Nadine带他们去见了Sam的生意伙伴Charlie。之后Charlie又引导他们去调查Sam的司机Ralph。

幼儿园女教师Sarah在大庭广众被人开枪射杀，而她正在准备自己即将举行的婚礼。第二起枪击案发生一名叫Henry的律师遇难，Beckett恰巧在案发现场附近。心理医生建议Beckett不要参与这起案子，以防止她的创伤后遗症复发。Castle在案发现场发现了一枚弹壳和一个小纸人，而这个弹壳让他们找到了在特种部队当过狙击手的Marcus。

Castle和Beckett醒来后发现两人睡在一起，并且他们被手铐铐住了。实际上他们躺在了一个黑暗地窖中，并且两人的私人物品全部都不翼而飞。Beckett背上的针痕显示他们被人迷晕了，他们最后的记忆是去一个破旧的汽车旅馆调查一名死者的情况。死者被人销毁了所有的指纹，同时Lanie发现John的口袋中有一家咖啡店的地址。Castle和Beckett根据纸片上的邮政编码来到了一所被遗弃的房子，他们在那里发现了一名被关在笼子里的老人，之后他们便失去了意识。

Castle要带自己的新欢Alexis去出席Kevin的婚礼，Beckett不幸的落单了。又一起命案发生，Castle等人立刻奔赴现场。死者Michael生前有着一段浪漫的艳遇，通过房中酒杯上的指纹Castle一行人找到了和死者发生关系的Holly。Lanie说Michael在遇见Holly的45分钟前被人下了毒，并和另一个人女人发生过关系，而这个女人很有可能就是下毒的人。

Laura的尸体被人在在一条僻静小巷的车里发现，而警方在附近的一个垃圾站找到了她的钱包。钱包里的钱没有丢失，可死者的手机却不见了。Castle发现最后使用这辆车的人居然是自己的好朋友Mayor。Castle和Beckett发现Laura六个月前转行做了一名特殊的“接线员”，而她的姐姐表示Laura的工作给她带来了大麻烦，随即两人有了重大的发现。

一名宠物狗选美比赛裁判死在家中，而现场的目击证人只有死者的狗。Castle和Beckett开始调查这宗离奇的案件，他们发现脱口秀主持Kate和死者有密切的关系。Kate表示自己没有杀人，她到案发现场时裁判已经死亡了。Kate被请到警局协助调查，可是他们没有得到任何新的线索。之后Castle和Beckett一起照顾死者的狗，两人之间的气氛变得微妙，最终他们通过死者的狗找到了真正的凶手。

一名男子死在了一家废弃的酒吧里，Castle和Beckett来到案发现场寻找线索。Castle和Beckett通过死者的妻子得知死者生前在寻找所谓的“蓝色蝴蝶”。Castle通过一本日记发现了破案线索，原来“蓝色蝴蝶”是一条价值不菲的项链。尸检报告表明死者是被一把古董枪杀死的，Castle决定查找多年前发生在酒吧的谋杀案，并试图找出两起案件之间的联系。

一男子从公寓的窗口掉下，但这并不是他的主要死因，经过调查该男子是由于一连串的意外因素致死的。Lanie和Alexis将尸体带回太平间进行进一步的解刨，Castle则认为事情没有那么简单。监控录像误导了Castle的调查方向，而这时死者的尸体却突然不见了。Beckett和Castle被人算计了，两人被套上头套带到了一个神秘的地方。

Beckett和Castle乘坐的车被撞入了大海，两人被困在了车中。最终两人幸运脱险了，可事情远没有结束。Beckett发现Sophia居然是Castle的前女友，她感到大为吃惊。Beckett和Castle找到了博士的秘密基地，他们发现了一个巨大的模型。分享者电视，随后两人被不明身份的人袭击，Beckett和Castle再次来到了中情局的秘密基地，而事情变得越来越复杂了。

Castle向Beckett抱怨母亲如何扰乱了自己的生活，然后他们来到了案发现场。女死者身着红色披风，Castle觉得这是小红帽故事的翻版，随后他们确认了死者的身份。几个小时之后，凶手再次出现，他将这名死者打扮成白雪公主的样子。Castle和Beckett通过一系列分析找到了第三名受害者，通过抢救第三名受害者清醒了过来。

一舞蹈选秀节目的选手Odette被人谋杀在化妆室，Castle和Beckett等人开始巡视案发现场。Castle和Beckett发现死者生前花费了一笔巨款，他们顺藤摸瓜找到了死者的朋友。同时Castle和Beckett觉得Odette和Barbra有惊人的相似之处，并且两个女人之间有着某种微妙的联系。通过一系列的抽丝剥茧，Castle和Beckett找到了真正的凶手。

记者Leann正中心商业区采访示威活动，就在这时一起惨烈的爆炸事件，摄像机将这件事记录了下来。Castle和Beckett来到案发现场调查，他们从幸存者处了解信息。通过GPRS记录，他们发现一个名叫Andrew的男人在爆炸前接近过炸弹，可这个人镇定自若的在警局等候询问。随后他们找到了一个起关键性作用的证人Malik，他表示放置炸弹的人是一名西班牙人。

破旧的酒店里，一妙龄女郎横尸在床，房中的男子一直在她的外套里寻找什么，随后他在女子的脸颊上留下一吻。Beckett和Castle找到了犯罪嫌疑人Colin，两人实施逮捕行动时Colin正从浴室出来，分享者电视，Beckett举起双手的指令使Colin遮羞的浴巾掉在了地上。Colin表示要和Beckett一起调查此案，Beckett为尽快破案同意了他的请求，Castle却因此闹起了别扭。

一流浪汉发现了倒在小巷中的男人，随后他看到了男人藏在旅行包里的几个人头。Castle再次开始调查此案，他这次却遇到了一个非常无理的搭档。Beckett不理解Castle的反常行为，她只能向周围的人求助。Castle十分不适应新搭档的办案方式，两人在调查过程中总是摩擦不断。Castle和搭档来到了嫌疑人所在处，没想到他们陷入了巨大的麻烦中。

Castle接到Beckett的电话，他立刻赶到案发现场。死者头部受到重创，并且他的胳膊上有一个恐怖的伤口。Beckett和Castle来到死者同事Charlie的公寓，两人从惊恐的Charlie口中得知案件的凶手竟然是僵尸。随后一系列证据显示着僵尸凶手的存在，更可怕的是Beckett和Castle在调查过程中被大批“僵尸”包围，随后他们发现了真凶的下落。

Castle邀请Beckett参加女儿的毕业典礼，Beckett欣然答应。一名小偷横尸陋巷，而他在死前曾今到Beckett上司家行窃，而她的上司开枪打伤了小偷。Castle发现了Beckett母亲案子的线索，他感到极度不安。Beckett再次找到死者的妻子，她逼问出了事情的真相。Beckett和Castle通过一间教堂的录像发现了重大线索，事情变得越来越复杂了。