Daniel Pierce est un excentrique professeur de neuroscience connu pour être le meilleur dans sa discipline. Et pour cause : il est lui-même atteint d'une maladie neurologique. Daniel est recruté par Kate, une ancienne étudiante devenue agent du FBI pour l'aider dans une sombre affaire impliquant la mort d'un cadre employé par une société pharmaceutique. La femme de ce dernier s'accuse du meurtre de son mari, mais Daniel écarte cette hypothèse. L'enquête s'oriente alors vers une jeune femme travaillant dans le même labo que la victime, avec qui elle aurait eu une aventure. Au cours de l'enquête, les hallucinations schizophrènes dont souffre périodiquement Daniel refont surface...

Daniel aide le FBI dans une nouvelle enquête. Un homme qui a été frappé à la tête est incapable de se souvenir de son assaillant. Depuis l'agression, sa femme, une jeune Russe qu'il a rencontrée par correspondance, est introuvable. Lorsque la victime confond Kate avec quelqu'un d'autre, Daniel comprend qu'elle est en fait atteinte d'un symptôme qui l'empêche de mémoriser les visages...

Une affaire classée depuis 1986 est ré-ouverte lorsque le mode opératoire d'un tueur en série est reconnu sur deux nouvelles victimes. Alors qu'il interroge une survivante, internée en hôpital psychiatrique depuis son agression 26 ans plus tôt, Pierce découvre que la jeune femme souffre en réalité d'un trouble rare de la mémoire, suite à une lésion cérébrale, et qu'elle pense toujours avoir 17 ans…

Lewicki, mécontent de la manière dont Pierce le traite, le lui fait savoir et décide de se mettre en grève. Pierce accepte de lire une étrange lettre, adressée au rédacteur en chef d'un journal. Le scientifique décrypte un code secret caché dans le texte, qui fait allusion à une série de crimes à venir. Inquiet, Pierce se précipite pour prévenir Kate mais il est déjà trop tard. La première victime a succombé, après avoir inhalé du sarin, une substance ultra toxique qui a la particularité d'être quasi indécelable et fatal, même à très petite dose...

L'investigation sur le meurtre d'un ex junkie amène Moretti et Pierce à enquêter sur une communauté religieuse dont le gourou, un adolescent de 16 ans, affirme entendre la parole de Dieu. Pierce comprend que ses hallucinations auditives sont dues à une tumeur au cerveau mais le jeune homme refuse de se faire soigner…

Pierce est appelé pour aider le FBI à enquêter sur le meurtre d'un thérapeute. Pendant que Moretti passe plus de temps avec le professeur Hathaway, Haley se sert de Pierce comme appât dans le but d'inciter la riche veuve d'un ancien élève à financer la construction d'un nouveau bâtiment...

Kate présente à Daniel la nouvelle directrice du FBI, Irene, qui leur expose leur prochaine affaire. Karen Trent, une juge, a reçu des lettres de menaces d'un schizophrène, Brady McGraw, qu'elle a obligé à suivre un traitement. Les autorités souhaitent que Daniel les aide à s'assurer que Brady est inoffensif. Brady laisse Kate et Daniel entrer chez lui lorsqu'ils lui expliquent que c'est Karen qui les envoie. Pendant que Brady parle des gens qui lui veulent du mal, Daniel observe l'appartement et regarde avec attention les écrits et les dessins qui traînent un peu partout. Il pense que Brady ne tentera rien contre Karen. Mais celle-ci est assassinée peu après...

Moretti et Pierce sont appelés à résoudre une affaire de meurtre : une étudiante a été découverte sans vie dans son dortoir, sur le campus, la nuque brisée. Elle venait de quitter son petit ami pour un jeune homme de bonne famille connu dans la presse à scandales pour ses frasques. Pierce se retrouve dans une situation inconfortable lorsqu'il doit interagir à un niveau personnel avec plusieurs de ses étudiants, ce qui le confronte malgré lui à des vérités pénibles...

Après un cours, Max tend à Daniel une lettre qui lui est destinée, venant d'un ancien étudiant, Wesley. Ce dernier lui donne rendez-vous plus tard dans la journée. Daniel le retrouve dans un parc et l'écoute lui raconter comment l'avion du prédécesseur du sénateur Ryland a été saboté sur les ordres de Crawford, un industriel qui s'opposait à des lois proposées par le défunt parlementaire. Wesley craint pour sa sécurité : un ingénieur qui avait découvert le sabotage a été tué et un journaliste qui lui avait donné des preuves est mort dans un accident de voiture suspect. Aussi remet-il une enveloppe à Daniel...

Un testament vidéo de Wesley est trouvé sur Internet par le FBI, ce qui corrobore la thèse d'un assassinat. Moretti remonte à la source de la diffusion et trouve un adolescent, responsable de la mort de Wesley, prénommé Alex. Pendant ce temps, Daniel récupère à l'hôpital, ignorant encore que tout ce qu'il a vu est bien réel. Il est troublé par la ressemblance frappante entre son médecin, la psychiatre Caroline Newsome, et Natalie, sa confidente imaginaire...

Daniel Pierce suit un traitement contre la schizophrénie depuis neuf mois. Il entretient désormais une relation avec Caroline, son ancienne psychiatre. C'est alors que Donnie Ryan, nouvel adjoint du procureur et futur ex-mari de Kate, lui demande d'expertiser un homme condamné à mort pour l'assassinat de sa femme. Après avoir été blessé par balle dans une zone du cerveau associée à la personnalité, l'accusé semble être devenu quelqu'un d'autre. Pierce cherche à démontrer qu'en l'état, l'homme ne peut plus être tenu pour responsable des faits qui lui sont reprochés. Des éléments d'ordre privé se mêlent à l'affaire...

Pierce a arrêté son traitement à cause des effets secondaires et refuse de dire à Caroline qu'il voit à nouveau son amie imaginaire, Natalie. Parallèlement, il aide le FBI à analyser les troubles qui poussent une femme à croire que son mari a été remplacé par un extraterrestre. Lorsque les enquêteurs découvrent qu'elle a tué celui qui partage sa vie, elle leur répond qu'elle n'a fait qu'éliminer un imposteur, un étranger...

Deux hommes ont été tués devant des témoins qui semblent n'avoir rien vu. Les faits se sont pourtant déroulés sous leurs yeux. Un juge a été assassiné dans son bureau et un arbitre a subi le même sort sur un terrain de basket. Après avoir analysé les deux situations, Pierce avance la théorie de la cécité cognitive. Mais cette hypothèse ne convainc pas Donnie Ryan, l'adjoint du procureur. Pour résoudre cette mystérieuse affaire, le FBI fait appel à une profileuse spécialisée dans les tueurs en série. De son côté, Pierce, résolu, cherche ce qui pourrait relier les deux victimes entre elles et désigner un tueur...

Une activiste écologiste, militante chevronnée, demande son aide à Pierce. Elle souhaite attaquer une usine locale pour empoisonnement : au lycée du coin, des jeunes filles ont développé d'étranges symptômes, dont ceux du syndrome de Gilles de la Tourette. L'une d'elles a même été retrouvée pendue. Quelle est cette étrange épidémie qui frappe les adolescentes ? Encore troublé par les récentes confessions de Donnie, Pierce accepte la mission. Si Kate est tombée sous son charme, comme le lui a dit son ami, il lui faut saisir l'occasion de s'éloigner d'elle. De son côté, la jeune femme s'interroge. Pourquoi son partenaire travaille-t-il sans elle ?...

Pierce et Kate enquêtent sur l'assassinat d'un mordu des jeux en ligne. Sur le site «Caléidoscope», la victime vendait des numéros de cartes bancaires volées. Quelque temps plus tôt, un autre joueur avait signalé son profil au FBI. Pierce est chargé d'intégrer le jeu pour entrer en contact avec lui...

Un violoniste s'écroule en plein concert, secoué par de violentes convulsions. Présent dans la salle, Pierce lui porte secours. Il découvre que le musicien, atteint de la maladie de Parkinson, est équipé d'un appareil expérimental censé envoyer des électrochocs au cerveau. Le dispositif semble défaillant : de nombreux patients ont déjà mis au courant l'entreprise qui les produit. Pierce prend rendez-vous avec un médecin bien renseigné sur l'affaire, mais celui-ci est bientôt retrouvé mort. Son épouse, elle, est dans le coma. De son côté, Max tente de charmer une jeune Brésilienne en l'aidant à obtenir une bourse d'études...

Moretti est appelée au chevet d'un homme en phase terminale qui souhaite faire des aveux sur un délit de fuite mortel qu'il a commis vingt ans plus tôt. Alors qu'il est prêt à faire face à la famille de la victime, son cancer du cerveau disparaît subitement. Pierce est sceptique quant à la guérison soudaine de l'homme et croit à un coup monté.

Daniel aide une patiente internée dans un hôpital psychiatrique accusée d'avoir poignardé une infirmière. Hanté par ses propres hallucinations, Pierce est convaincu que l'hôpital en question renferme de dangereux secrets. Mais souffre-t-il vraiment d'hallucinations, ou veut-il simplement infiltrer l'établissement?

Une jeune femme, considérée comme un héros de guerre, fait exploser une grenade dans un commerce. Daniel lui diagnostique un problème neurologique causé par une infection et Kate demande à Donnie de la libérer. Mais lorsqu'on la retrouve tout près du corps d'un soldat qui vient tout juste d'être tué, Kate regrette sa décision. Pendant ce temps, Daniel est perturbé par le retour d'une ancienne flamme dans sa vie.

Lorsque Moretti est accusée du meurtre du fils d'un important politicien, Donnie décide de quitter son emploi temporairement, le temps de lui venir en aide. Alors qu'ils plaident la légitime défense, plus le procès avance, plus Kate commence à douter elle-même de sa non-culpabilité. Donnie et Pierce réussiront-ils à prouver qu'elle a agi de bonne foi?

Pierce défend un petit garçon autiste obsédé par les trains, accusé d’avoir tué un gardien de sécurité. Au cours de l’enquête, il réalise que le garçon a peut-être même réussi à éviter une collision ferroviaire.

Le jeune frère de Lewicky réapparaît soudainement dans sa vie, portant avec lui un lourd secret. Lorsqu’il admet être le suspect principal d’une affaire de meurtre, Pierce est déchiré entre son devoir et son désir d’aider son ami Lewicky.

La tension monte entre la CIA et le FBI alors que Pierce reçoit un indice selon lequel la CIA aurait assassiné des citoyens américains. Les choses se compliquent lorsqu’un proche de Pierce est tué. De son côté, Kate tente de surmonter ses problèmes de confiance.

Pierce est accusé de harcèlement criminel sur Caroline ce qui remet sa stabilité mentale en question. Moretti fait équipe avec un inspecteur canadien pour trouver le vrai harceleur.