La saison débute à 6h du matin et s'achève à la même heure le lendemain. Cette saison se déroulant 20 mois après la saison 5, l'action se déroulerait donc en , bien que l'épisode ne soit pas daté.
Après vingt mois passés dans une prison chinoise, Jack Bauer est de retour à Los Angeles. Abu Fayed, un terroriste islamiste repenti, a accepté de trahir son chef Hamri Al-Assad, responsable d'une vague d'attentats sur le sol américain, en échange de Jack Bauer. Mais quand Jack apprend que Fayed est le véritable responsable des attaques, il s'échappe. Avec l'aide d'Assad et de la CAT, Jack va tenter d'empêcher Fayed et ses alliés nationalistes russes de lancer des attaques nucléaires sur les États-Unis. Mais Jack va également découvrir que sa famille est impliquée et qu'on lui cache quelque chose.
Vingt mois ont passé depuis la dernière fois que Jack Bauer a foulé le sol américain. En effet, il a été capturé par des agents du gouvernement chinois et torturé continuellement depuis. Parallèlement, tandis qu'une série d'attaques terroristes frappent les États-Unis, le Président Wayne Palmer, frère du défunt Président David Palmer, et son staff de conseillers, parmi lesquels Karen Hayes et Thomas Lennox, ainsi que les agents de la CTU Chloe O'Brian, Curtis Manning et Bill Buchanan, entament une nouvelle journée interminable.
Cet épisode fait partie de ceux nominés, aux prochains Emmy Awards, aux titres de meilleur épisode, meilleur acteur (pour Kiefer Sutherland) et meilleur script.
Jack parvient à s'échapper et il contacte la CTU après avoir volé une voiture et un mobile pour les avertir que c'est Fayed qui est derrière les attaques. Mais personne ne croit cette histoire. Par la suite, il est forcé de secourir lui-même Hamri al-Assad tandis que des hélicoptères se dirigent vers sa propriété pour la détruire. Assad et Jack apprennent qu'une autre attaque aura lieu à Los Angeles avant neuf heures. Jack tente d'empêcher cette attaque et Assad suit un des hommes de Fayed. Parallèlement, à Washington, la sœur du Président Palmer, Sandra Palmer, qui est avocate, est arrêtée par le FBI pour obstruction à la justice. En effet, elle a tenté de bloquer des agents souhaitant accéder à la base de données de sa société.
Jack Bauer et Hamri al-Assad se lancent à la poursuite des hommes d'Abu Fayed mais cela les conduit tout droit dans une impasse. Pendant ce temps, l'arrivée de Walid Al-Rezani dans un centre de détention tourne court tandis que Fayed exige que le Président Palmer relâche ses camarades combattants de la prison militaire de Palmdale. De son côté, Ahmed Amar met en place un plan B pour forcer Ray Wallace à récupérer un paquet pour lui en menaçant la femme et le fils de ce dernier. Enfin, Bauer se rend compte que les attaques qui ont eu lieu jusque-là font partie d'un plan élaboré pour faire relâcher un prisonnier de Palmdale capable de déclencher une catastrophe nucléaire.
La CTU et Jack Bauer tentent en vain de mettre la main sur Abu Fayed avant qu'il ne déclenche l'engin nucléaire à Los Angeles. La tension monte au sein de la CTU tandis qu'un de ses membres refuse de travailler avec Hamri al-Assad. Pendant ce temps, la sœur du Président Wayne Palmer cause des soucis à son frère qui n'en a pas besoin de plus durant ces heures difficiles. De son côté, Jack doit prendre une décision déchirante. Mais l'engin nucléaire finira tout de même par se déclencher et il semblerait que quatre autres de ces engins se trouvent sur le sol américain.
Jack décide après l'explosion nucléaire qu'il doit reprendre son poste et s'y remet aussitôt. Pendant ce temps, Assad arrive à la CTU à Los Angeles et malgré un accueil glacial apporte des informations cruciales pour retrouver Fayed en révélant notamment le nom de son fournisseur, un ancien général soviétique, Gridenko. Chloe et Morris checkent les contacts de Gridenko et de la liste qui en résulte ressort Phillip Bauer, le père de Jack. Jack se lance alors à sa recherche. Son frère Graham Bauer en est informé et on s'aperçoit bientôt que Graham n'est autre que le même Graham qui a aidé le Président Charles Logan dans la saison 5 de 24. Jack se rend justement chez lui après une conversation téléphonique qui ne l'a pas convaincu. Il est prêt à tout pour obtenir les informations qu'il désire.
Graham le frère de Jack révèle le lien entre sa société et Darren McCarthy, l'homme engagé par Abu Fayed pour reconfigurer ses armes nucléaires. Pendant ce temps, les mesures de sécurité mises en place par Thomas Lennox font monter la pression sur les épaules des agents de la CTU tout comme sur Karen Hayes qui est contrainte de donner sa démission au Président Palmer. De son côté, Jack comprend mieux les motivations de son père et de son frère. Enfin, le nuage nucléaire continue de grossir obligeant davantage de zones de Los Angeles à être évacuées.
La loyauté de la famille de Jack est mise à l'épreuve tandis que Graham révèle son implication totale dans les activités terroristes. Wayne Palmer organise une réunion pour discuter des mesures drastiques de Lennox. Enfin, Morris reçoit de mauvaises nouvelles sur un des membres de sa famille et McCarthy met au point un plan pour piéger celui qui aidera Fayed à concevoir un nouveau détonateur pour les bombes.
Jack essaie de remonter la piste de Morris tandis que Fayed use de la force pour obtenir la coopération de ce dernier. De son côté, Lennox souhaite soumettre sa démission face à l'attitude de Wayne Palmer mais Reed sous-entend que les choses pourraient bien bouger dans un sens différent. Il lui demande de rester. Enfin, Wayne rencontre Assad et souhaite le voir déclarer publiquement renoncer au terrorisme.
Marilyn essaie d'aider Jack à mettre la main sur Gredenko mais ils font face à un mur lorsque Phillip prend les devants pour couvrir ses méfaits. Parallèlement, Lennox en apprend davantage sur le plan de Reed et le Vice-Président demande à Palmer de reconsidérer son dialogue avec Assad.
Marilyn dit à Jack la vérité sur l'implication de son père dans la conspiration de ce jour. Jack va devoir utiliser la femme de son frère pour tenter de mettre la main sur Phillip. De son côté, Chloe couvre Morris lorsque celui-ci se remet à boire. Il reviendra néanmoins rapidement sur son geste. Enfin, Lennox comprend tout du plan de Reed quant à l'assassinat programmé du président Palmer.
Lennox tente désespérément d'échapper à Reed tandis que Wayne organise les derniers préparatifs pour la déclaration commune avec Assad. De son côté, Chloe continue de couvrir les bourdes de Morris mais Nadia devient de plus en plus suspicieuse. Enfin, Jack rencontre l'ancien Président Logan pour enfin pouvoir mettre la main sur Gredenko.
Le Vice-Président Daniels remplace Palmer durant son coma et commence à préparer des plans pour mettre en place ses mesures sécuritaires extrêmes. De son côté, Lennox dénonce les coconspirateurs durant l'attaque mais se retrouve sous les menaces de Daniels lui-même. Pendant ce temps, Karen revient à son ancien poste. Enfin Jack et Logan se rendent au consulat de Russie pour y rencontre le consul Markov. Quand Logan échoue à savoir où se trouve Gredenko, Jack doit prendre des mesures drastiques pour le découvrir par ses propres moyens.
Tandis que Jack fuit les agents de sécurité russes, Buchanan assigne un nouvel agent, Mike Doyle, pour mener les opérations au consulat de Russie pour d'une part capturer Anatoli Markov et d'autre part sauver Jack. De son côté, Logan demande à sa femme de l'aider pour rendre compte de la situation de crise actuelle entre la Russie et les États-Unis à la femme du Président russe. Parallèlement, Gredenko se prépare à frapper une autre cible. Enfin, Daniels transmet à un ambassadeur moyen-oriental un ultimatum suffisamment rude pour obtenir sa coopération dans la chasse aux têtes nucléaires.
Jack apprend une nouvelle sur Audrey qui l'anéantit. Parallèlement, Gredenko lance son attaque tandis que la CTU apprend que son système informatique a été compromis par une taupe. Cette affaire vient à l'encontre des efforts des agents pour trouver le drone. Enfin, Karen trouve un allié potentiel en Lennox tandis que Daniels poursuit sa course extrême qui verra s'opposer les États-Unis et le Moyen-Orient.
Karen pousse Sandra à demander le réveil du coma de Wayne dans l'espoir de pouvoir mettre un terme aux plans de guerre de Daniels. De son côté, Doyle trouve des preuves de l'innocence de Nadia tandis que Milo fait connaître ses sentiments à sa collègue de nouveau libre. Enfin, Jack rencontre deux frères instrumentalisés pour le mener à Gredenko.
Wayne met en péril sa vie pour venir contrer Daniels à la Présidence du pays. Lennox et Karen qui s'opposaient jusqu'ici finiront par se trouver des points communs. Parallèlement, Doyle utilise Nadia pour l'aider à en savoir plus sur Milo. Enfin, Jack se sert de Gredenko pour mettre la main sur Fayed.
Wayne continue de risquer sa vie pour obliger à ce que le Moyen-Orient coopère. De son côté, Jack se rend compte qu'il ne va pas réussir à faire craquer Fayed. Il prépare alors avec Doyle un plan pour forcer Fayed à les emmener là où se trouvent les dernières têtes nucléaires. Mais un allié de Fayed s'en mêle et met le plan en péril.
Les Chinois utilisent Audrey Raines comme monnaie d'échange. Ils font pression sur Bauer pour qu'il leur fournisse un composant de la bombe nucléaire qui contient tous les codes de défense russes. Si les Russes apprennent que les Américains ont fourni de telles infos à la Chine, les répercussions seront très graves. Mais Jack n'a pas le choix...
En dépit de son état de santé fragile, le Président Palmer lance un ultimatum à Daniels... Sur ordre de Noah Daniels, la CAT doit empêcher Jack de remettre les informations sur les Russes aux Chinois. Celui-ci parvient à se débarrasser de Doyle. Il ne veut pas prendre le risque de faire capoter l'opération: les chinois pourraient alors s'en prendre à Audrey. De son côté, Karen Hayes se retrouve dans une position très délicate...
Après l'avoir ramenée à la CAT et examinée, on découvre qu'Audrey a un blocage psychologique dû à des drogues utilisées par les Chinois pour pouvoir la contrôler. Résultat, elle ne réagit plus, ne parle que très peu, et peut obéir à des ordres simples. Pour la faire parler, le médecin propose un mélange de drogues aussi, qui pourraient la tuer. Certains s'y opposent, prétendant que Jack pourrait la faire parler, mais le médecin refuse. Alors un agent (Mike Doyle) libère Jack de la détention, et celui-ci emmène Audrey, la calme, et essaye de la faire parler. Elle ne répond pas, alors il la secoue un peu, puis regrette son geste. Il la prend dans ses bras et lui dit qu'il l'aime toujours, et il découvre qu'elle aussi, car elle lui prend la main. Mais la CAT les retrouve et veut reprendre Audrey, qui dit un mot: Bloomfield. Finalement elle ne subira pas les drogues. Un peu plus tard, James Heller arrive pour emmener Audrey, mais dit à Jack qu'il est maudit et lui interdit de s'approcher de sa fille.
Grâce à l'information communiquée par Audrey, la CAT s'apprête à intervenir dans une usine désaffectée qui pourrait bien abriter le quartier général des Chinois. Pendant ce temps, ceux-ci se préparent pour un assaut à Cellule Anti-Terroriste... À la Maison Blanche, Tom et Noah utilisent Lisa pour dérouter les Russes...
Les hommes de Cheng ont attaqué la C.A.T pour kidnapper Josh Bauer contre le dispositif réparé que leur fournira Phillip Bauer. Le personnel de la C.A.T est retenu en otage. Jack se prépare à intervenir rapidement pour pouvoir suivre les traces de Josh avant qu'il ne soit trop tard. Lisa Miller a pour mission de duper Mark Bishop, l'espion russe. Mais son comportement pourrait bien susciter des soupçons chez son amant...
Mis au pied du mur par l'ultimatum du Président russe, Daniels donne l'ordre à la CAT de monter une opération afin d'échanger Josh Bauer contre le dispositif. Placé en détention provisoire, Jack a les mains liées. Il sait que l'échange aura lieu pour rien, son père ne donnera pas le dispositif, qui reste un précieux moyen de pression. Il fait appel à Karen pour prendre les mesures nécessaires...
Grièvement blessé au visage, Doyle est tombé dans le piège tendu par Phillip Bauer. Arrivé trop tard sur le lieu de l'échange, Jack pense que son père se cache sur l'une de ses plates-formes pétrolières. Un sous-marin chinois est d'ailleurs en route pour récupérer Phillip et son petit-fils. Les Russes, de leur côté, se préparent à ouvrir le feu sur une base militaire américaine en Asie du Sud-Est. Sur les conseils de son secrétaire à la Défense, Daniels ordonne une attaque aérienne pour s'assurer de la destruction du dispositif avant qu'il ne leur échappe totalement. Mais Jack, refusant que son neveu soit sacrifié, est décidé à intervenir coûte que coûte...