Además de estas actividades, las fuerzas de la ley recurren a ella para que les ayude en algunas investigaciones de asesinatos, en donde los restos humanos encontrados están en avanzado estado de descomposición, quemados o destrozados y cuando los habituales métodos de investigación son completamente inútiles. La especialidad de Brennan reside en su habilidad para descubrir pistas que hayan podido quedar en los restos óseos de la víctima.

Debido a esta actividad, Brennan a menudo se ve obligada a formar pareja con el agente especial del FBI, Seeley Booth (David Boreanaz, Angel), un antiguo francotirador de la armada y que recela de la ciencia y de los científicos cuando se trata de resolver crímenes. Booth cree que la clave para resolver los crímenes reside en descubrir la verdad a través de aquellos que están vivos, testigos y sospechosos, mediante las viejas tácticas de investigación. Brennan y Booth entran en conflicto tanto profesional como personalmente bastante a menudo, por lo que la química entre ellos sólo funciona en el interior de la última novela de misterio de Brennan.

Brennan se muestra mucho más cómoda con sus brillantes colegas del laboratorio médico del Jeffersonian. Angela Montenegro (Michaela Conlin), desenfadada y directa, es la mejor amiga de Brennan, y ha creado una manera inédita para escrutar la escena de un crimen mediante una imagen tridimensional a través de los ordenadores. El ayudante de Brennan, Zack Addy (Eric Millegan), un joven prodigio cuyo coeficiente de inteligencia lo dedica a terminar los múltiples doctorados que ha empezado. El doctor Jack Hodgins (T.J. Thyne, El Grinch), es el "hombre de los bichos", un experto en insectos, esporas y minerales, pero que tiene como afición, la conspiración. El jefe de Brennan es el imponente doctor Daniel Goodman (Jonathan Adams, American Dreams) y que presta sus servicios al FBI.