El afamado escritor Richard Castle regresa no como colaborador del Departamento de Homicidios de Nueva York, sino como principal sospechoso de un brutal crimen. La acción de la tercera temporada de la serie arranca tras el verano, con los protagonistas distanciados.
Una famosa vidente aparece cadáver y Beckett y Castle se ponen manos a la obra para investigar el crimen. De repente, llega una prueba que les desconcierta: una carta de la víctima fechada el día de su muerte en la que predice su propio fallecimiento.
Un agente financiero aparece muerto en un edificio junto a una pistola. Durante la investigación de Castle y Beckett, varias cosas cambian la perspectiva del caso. La primera es un documento en clave que el escritor debe interpretar.
Castle y Beckett investigan el asesinato de un célebre matemático que ha aparecido en medio de Central Park con un disparo en el pecho y en ropa interior. Durante el rastreo de la zona del crimen, la policía encuentra una bala que no cuadra con ningún modelo actual.
En el ataúd de un hombre que deja una viuda y diez hijos aparece el cadáver de una mujer a la que no conoce ninguno de los asistentes al funeral. Aunque el cadáver tiene signos de ahorcamiento, la autopsia desvela que alguien le inyectó un veneno letal.
La muerte violenta de una joven llamada Lanie en un callejón reabre el caso de un asesino en serie que mantuvo aterrorizada a la población de Nueva York cuatro años atrás. Castle es el primero que sospecha que detrás del crimen se esconde un temible homicida.
La policía recibe una llamada avisando del asesinato de un agente. Cuando se desplazan hasta allí para investigar, descubren que no se trata de un policía de verdad, sino de un estríper disfrazado. Castle y Beckett se adentran así en el mundo de los desnudos eróticos.
Mientras investigan el asesinato de un trabajador del metro de Nueva York, Castle y Beckett descubren que han secuestado a un niño de 12 años. El equipo debe averiguar con rapidez la identidad del pequeño y los posibles motivos de este rapto.
El cadáver de una reconocida astrofísica aparece en su coche en un extraño estado de descomposición. Tras la autopsia, Lanie confirma que el cuerpo parece haber estado en un ambiente con presión cero, similar a la que se encuentra fuera de la órbita terrestre.
Castle y Beckett se trasladan a la zona este de Manhattan para investigar el asesinato del propietario de un bar. El cadáver del hombre ha aparecido flotando en el East River y apenas existen pistas que les permitan dar con la identidad del criminal.
Una de las novelas más populares de Castle está a punto de ser adaptada al celuloide. Natalie Rhodes, la bella actriz que interpretará a la protagonista, decide acompañar a Castle y Beckett en la investigación de un asesinato para entender mejor a su personaje.
El dueño de una importante tienda de artículos de magia aparece ahogado en el famoso tanque de agua del mítico Houdini. Castle y Beckett son asignados al caso y, como parte de la investigación, se entrevistan con el especialista Tobias Strange.
El detective que se encargaba el asesinato de la madre de Beckett recibe un balazo justo cuando estaba a punto de hablar con ella. La investigación de este nuevo crimen hace que Castle y Beckett descubran un patrón que podría conducirles al porqué del primer asesinato.
Castle y Beckett se encargan del asesinato de un hombre que ganó 117 millones de dólares en la lotería. La víctima ha aparecido muerta en su piso y la caja fuerte que contenía su fortuna está vacía. Por otro lado, Martha hereda un millón de dólares de su ex prometido.
Castle y Beckett se ven obligados a enfrentarse en un caso cuando un antiguo amigo de la escuela del escritor se convierte en el principal sospechoso del asesinato de su esposa. Castle cree que Beckett está a punto de arrestar a un hombre inocente.
Castle y Beckett se encuentran investigando el atraco y homicidio de un taxista de Nueva York, cuando descubren que la víctima estaba involucrada en una conspiración. Pronto, las altas esferas toman cartas en el asunto y el agente Mark Fallon los acompaña.
Hay una bomba en una furgoneta en alguna parte de Nueva York y Castle y Beckett están atrapados en un frigorífico. Martha y Alexis buscan a sus compañeros y logran rescatarlos. Los protagonistas se ponen entonces en marcha para dar con al responsable.
El plató de uno de los culebrones más longevos de la pequeña pantalla neoyorquina, "Temptation Lane", es el escenario de un asesinato. La jefa de los guionistas del programa, Sarah Cutler, ha sido asesinada con una de las hachas que se utilizan en caso de incendio.
Uno de los miembros del jurado encargado de dar su veredicto sobre el juicio por el asesinato de Lila Addison, una habitual de las revistas del corazón, aparece envenenado. Uno de sus compañeros apunta a que el primo del acusado estuvo hablando con él e intimidándole.
El cadáver de un hombre aparece en el horno de la pizzería Authentic Nick. El propietario, Ralph, cree que el responsable es uno de sus rivales, los gerentes de locales con nombres tan originales como Terrific Nick, Terrific Authentic Nick y Authentic Terrific Nick.
El nadador olímpico Zack Lindsey aparece muerto de un disparo en la piscina después de su entrenamiento nocturno. El compañero de Lindsey, Rob Tredwick, había estado con él la noche de su muerte y explica a Castle y Beckett que había roto con su novia hacía poco.
Mientras investiga la muerte de su excompañero en Nueva York, Beckett empieza a pensar que el responsable ha volado a Los Ángeles. A pesar de que tiene órdenes de no hacer nada, la detective vuela hasta Los Ángeles para darle caza y se lleva a Castle.
Durante los ensayos de un concurso de belleza femenina, las participantes descubren el cuerpo estrangulado de la representante de Illinois. Castle y Beckett se sumergen en el competitivo mundo de las 'misses'.
La investigación de la muerte de Kate Beckett se reactiva cuando Hal Lockwood, un asesino a sueldo que conoce numerosos secretos del caso, se escapa durante una audiencia en el juzgado. La policía prepara un dispositivo para atraparle.
