Op Time Square wordt een mooie vrouw naakt gevonden. Ze heeft geen herinneringen uit haar verleden en haar volledige lichaam is bedekt met ingewikkelde tatoeages. Haar ontdekking krijgt direct de aandacht van de FBI.

Het team ontcijfert een cryptische tatoeage die verwijst naar majoor Arthur Gibson, een Air Force piloot met een pijnlijk verleden en dodelijke agenda. Jane blijft zoeken naar aanwijzingen om haar identiteit te achterhalen. Weller denkt dat hij misschien Jane's ware identiteit kent.

Een beruchte groep dieven volbrengen bijna de perfecte juwelenroof. Slechts één dief, met een Navy SEAL tatoeage identiek aan die van Jane, wordt gevangen genomen. Kent deze man Jane? Ondertussen krijgt Jane bezoek en een mysterieuze waarschuwing.

Patterson en haar vriend David, een puzzelexpert, decoderen een tatoeage dat het team naar het Center of Disease Control (CDC) stuurt. Daar ontdekken ze een verborgen boodschap op Jane's lichaam dat wereldwijd catastrofale gevolgen kan hebben. Ondertussen groeien Jane en Weller dichter naar elkaar toe.

Een schijnbaar eenvoudige gijzeling blijkt grotere internationale gevolgen te hebben. De CIA en FBI proberen allebei dezelfde crimineel te pakken. Carter twijfelt aan Jane's betrouwbaarheid waardoor er wrijving ontstaat met Mayfair en Reade's loyaliteit aan het team op de proef wordt gesteld.

Wanneer een moord het team leidt naar een gevaarlijke app waarmee criminelen overheidsvoertuigen kunnen volgen, moeten ze samenwerken met de maker om de app uit de lucht te halen. Jane en Weller proberen hun relatie professioneel te houden. Zapata worstelt met een morele kwestie.

Een van Jane's tatoeages stuurt het team naar een afgelegen locatie waar ze oog in oog komen te staan met een gevaarlijke crimineel. De zaak stelt de gespannen relatie tussen Jane en Weller op de proef en dreigt om de geheimen van Mayfair bloot te leggen. Ondertussen breekt Patterson de regels om een tatoeage puzzel bloot te leggen.

Nadat een politieagent is vermoord, decodeert Patterson een verontrustende tatoeage die de moord lijkt te voorspellen. Het team jaagt een gewelddadige aanwijzing na om verdere aanvallen te voorkomen. Mayfair onthult geheimen uit haar verleden aan Weller, waardoor hun relatie serieus getest wordt.

Jane en Weller gaan undercover als een eersteklas moordenaars-echtpaar om te voorkomen dat dodelijke informatie in de verkeerde handen terecht komt. De intieme opdracht brengt hen dichter naar elkaar toe. Ondertussen begint David aan een solo-missie om Patterson terug te winnen. Carter botst met Mayfair over hoe je een gevaarlijk individu moet behandelen.

Jane is huiverig om een reeks enorme onthullingen over haar tatoeages en worstelt met de vraag of ze Oscar nog kan vertrouwen. Ondertussen zorgt een tatoeage ervoor dat het team een schokkende ontdekking doet in de Zwarte Zee.

Nadat een verknipte oorlogsveteraan uit Irak een schietpartij begint op een militaire basis onthult het team een sinister plot. Als zowel Jane als Weller proberen een doelbewuste wetenschapper te stoppen herinnert Jane haar eigen mysterieuze militaire verleden en overweegt ze een nieuwe relatie te beginnen met Oscar.

Nadat een tip onthult dat er een mol aanwezig is in het FBI kantoor in New York, moet het team de jacht maken op het lek onder toezicht van inspecteur Fischer. De diepste geheimen van het team staan op het punt om onthult te worden en iedereen is een potentiële verdacht. Sommige, met name Jane Doe, hebben echter meer te verbergen.

Een anonieme tip zorgt ervoor dat het team een dringende zaak in de dodencel gaat onderzoeken waarbij uiteindelijk Zapato undercover gaat. Nadat Jane bijna gepakt wordt tijdens de jacht op de mol overweegt ze de FBI te verlaten.

Wanneer er een schilderij uit een galerie wordt gestolen waar een van Jane's tatoeages op staat ontdekt het team dat Jane het echte doel is. Om haar te beschermen geven ze haar de status AWOL (ongeoorloofd afwezig zonder reden).

Nadat een gepantserde vrachtwagen beroofd is ontdekt het team dat de gestolen goederen bestaan uit chemische wapens. Ze moeten alles op alles zetten om een terroristisch complot te verijdelen. Ondertussen worstelt Jane met een verwarde herinnering aan Weller en krijgt Patterson een telefoontje van iemand uit haar verleden.

Nadat Patterson een verborgen boodschap vindt in een kruiswoordpuzzel in de New York Times, gaat ze op tatoeage jacht dat haar in gevaar brengt. Oscar vertelt Jane eindelijk meer over wie hij was en Weller vraagt naar zijn vaders mening over wie Taylor Shaw heeft gekidnapt.

Om een gevaarlijke internationale crimineel te pakken worden Jane en Weller gedwongen om samen te werken met de enige persoon waar hij een ontmoeting mee heeft: hun voormalige doelwit, Rich DotCom. Jane moet beslissen of ze een morele, twijfelachtige opdracht van Oscar moet uitvoeren.

Wanneer tijdens een onderzoek van een tatoeage er een schietpartij uitbreekt op een school splitst het team zich op om de schutter te pakken. Ondertussen krijgt Mayfair te maken met enkele zaken uit haar verleden.

Wanneer een mysterieus jong meisje met een connectie tot de tatoeages onder de zorg van Borden valt, brengt hij haar zaak naar het team van de FBI. Haar banden met een terroristische organisatie blijken echter gevaarlijk te zijn voor hen allemaal. Ondertussen begint de strijdlustige Jane weer haar banden aan te halen met Weller en ontstaat er een vriendschap tussen Borden en Patterson.

De FBI zit gevangen als een stel criminele hackers het gebouw infiltreren waardoor het team vast zit in SIOC. Als ze hun weg naar buiten vechten worden Mayfair, Zapata, Reade en Sarah geconfronteerd met hun persoonlijke conflicten.

Wanneer er een achtergelaten baby gevonden wordt met een tatoeage identiek aan één van Jane, probeert het team zo snel mogelijk de identiteit van de baby vast te stellen en tientallen baby's te redden. Een woedende Jane confronteert Oscar met het resultaat van haar geheime missie.

Weller zoekt naar de waarheid van een hartverscheurende en verwarrende bewering. Jane roept de hulp in van een voormalige verdachte om Oscar te helpen. Ondertussen probeert te rest van het team een vriend te helpen.