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Cuando la hija de Grover es secuestrada por un viejo enemigo, el jefe del SWAT se ve obligado a robar 100 millones de dólares para recuperarla con vida.

Un grave peligro se cierne sobre la isla de Oahu cuando los efectivos de la unidad 5.0 emprenden la búsqueda de un terrorista que pretende lanzar un ataque con drones armados sobre la población. Entretanto, Danny y McGarrett acuden juntos a una revisión psicológica obligatoria, cita que acaba convirtiéndose en una sesión de terapia de pareja.

Cuando el equipo del CBI viaja a un pueblo costero para investigar el asesinato de una jefe de policía, Lisbon se cruza con su hermano Tommy. El encuentro resulta algo más tenso de lo habitual, ahora Tommy es cazador de recompensas y está buscando a un fugitivo, algo que a su hermana mayor no le gusta demasiado.

Cuando el CBI es llamado para ayudar a la policía de San Francisco en una investigación por homicidio, Jane y su equipo se topan con la búsqueda de un asesino en serie en un caso que tocará muy de cerca al asesor del CBI. Su sospecha inicial parece correcta. Se trata de un hombre de aspecto inocente, sin una coartada concreta y que se niega a cooperar con la policía. Jane, sin embargo, cree que han detenido al tipo equivocado. Con la ayuda de un blogger, Patrick comienza a explorar a otros sospechosos alternativos.

Mientras un jurado delibera la culpabilidad o inocencia de una acusada de asesinato, Jane intenta probar, antes de que se agote el tiempo, que la chica ha sido acusada injustamente. Mientras tanto, Summer quizá tenga que irse muy lejos debido a la ayuda que presta a Cho en un caso contra un sospechoso.

Cuando un trabajador social es asesinado, Erica Flynn, la seductora asesina a la que Patrick metió en prisión tiempo atrás, llama a Jane para ofrecerle información acerca del caso. Mientras tanto, Rigsby y Sarah intentan adaptarse a su inminente paternidad.

Sheldon se siente desolado cuando su serie favorita llega a su fin con una conclusión abierta. Tal desesperación por no saber cómo se resuelve la incógnita de la ficción hace que Amy intervenga para tratar su ansiedad, desesperándose también en el proceso. Mientras, Leonard intenta coincidir más con los gustos de Penny para afianzar la relación y Raj, por su parte, descubre que Lucy le descubre como "femenino" en su blog e intenta cambiar para parecer más masculino.

Sheldon convierte uno de sus sueños de su infancia en realidad cuando conoce al Profesor Protón, un personaje mítico de televisión en un programa infantil de ciencia. A raíz de descubrir de que el hombre se ha quedado sin su puesto de trabajo, Leonard y Sheldon deciden contratarlo para que no se quede en el olvido.

Leonard y Sheldon se disponen a pasar la tarde jugando a uno de sus juegos favoritos, "Dragones y mazmorras". Por su parte, las chicas están a punto de partir hacia Las Vegas, un viaje que esperaban con gran expectación. Sin embargo, un altercado entre Amy y un policía del aeropuerto termina en un inesperado revés para las protagonistas.

Leonard tiene la oportunidad de expandir su conocimiento científico al mismo tiempo que aumenta su currículum laboral tras una oferta para trabajar en el extranjero durante el verano. Esta noticia pillará desprevenido tanto a Leonard como a los chicos. Especialmente Sheldon, quien no puede esconder los celos que siente al saber que no se lo han ofrecido a él antes.

La ausencia de Leonard provoca un acercamiento entre Penny y Sheldon. Éste acude a ella en cuanto comienza a tener pesadillas que le impiden dormir y, tras percatarse de que Leonard se lo está pasando bien sin ellos, comparten su enfado. Asimismo, ambos compartirán mutuamente una serie de secretos. Mientras, Raj intenta buscar una sustituta de Lucy, tras experimentar el fracaso de la última cita.

Howard decide invitar a Sheldon a la Estación Espacial de la NASA con el objetivo de enterrar el hacha de guerra y poner fin a las disputas entre ellos. Sin embargo, Sheldon no le pone nada fácil este intento por hacer las paces al hacer un comentario hiriente tras otro. Mientras, Penny sufre un revés que le hace plantearse su futuro como actriz y busca consuelo en Leonard. Por su parte, Raj no cesa en su empeño de encontrar pareja y pide a Amy que le ayude a tener citas por Internet.

Howard y Sheldon deciden visitar a la madre de éste último en su ciudad natal, Texas. Sin embargo, éste se lleva un tremendo shock al descubrir una escena impactante nada más llegar a la casa. Howard intenta mediar entre ambos a pesar de que tanto Sheldon como su madre se comportan como si éste aún fuese un niño pequeño. Mientras, el resto acude a una cena organizada por Raj. En ella, los chicos se llevarán un buen susto con Stuart, aunque descubren que nada es lo que parece.

Ante la indecisión de qué consola comprar, Sheldon acude a Amy para que ésta le ayude. Sin embargo, costará más de lo que cree intentar convencerle de la opción correcta. Raj tiene una cita con un antiguo ligue, Emily, y aunque parecen tener buena química entre ambos, las dudas asaltan al tímido del grupo cuando se le presenta la oportunidad de quedar también con su ex Lucy. Mientras, Penny acepta papeles como actriz que, a pesar de no ser muy importantes, le hace mantenerse activa en el mundo de la interpretación.

Sheldon decide abandonar su trabajo sobre la teoría de cuerdas tras lelvar 20 años estancado en el mismo punto. Así que, como si de la ruptura de la una relación se tratase, éste decide llevar a cabo los consejos que se encuentra en las revistas de moda. Penny le ayuda a cambiar de look, ante la inminente desaprobación de Amy. Mientras, Raj presenta a Lucy a Howard y Bernadette con la sorpresa de que a Howard ésta no le es tan desconocida como pensaba.

Leonard decide sacar a Sheldon y Penny a cenar para que dejen de obsesionarse con sus respectivos trabajos. Sin embargo, un incidental encuentro con Amy y Bernadette crea un incómodo enfrentamiento entre todos, lo que hace que Sheldon y Penny se vayan a cenar solos, distanciándose del grupo. Mientras, Raj y Howard optan por quedarse en casa viendo una película, la cual Raj tenía pensado ver al día siguiente con Lucy, descubriendo así el lado "oscuro" de su nueva novia.

Un grave peligro se cierne sobre la isla de Oahu cuando los efectivos de la unidad 5.0 emprenden la búsqueda de un terrorista que pretende lanzar un ataque con drones armados sobre la población. Entretanto, Danny y McGarrett acuden juntos a una revisión psicológica obligatoria, cita que acaba convirtiéndose en una sesión de terapia de pareja.

El equipo investiga el asesinato de dos padres. La investigación se vuelve hacia sus propios hijos. Mientras tanto, la tía de McGarret vuelve a Hawai para decirle que se va a casar. Se revela que su prometido es abogado de una mafia.

El equipo viaja a Isla Grande para investigar un envenenamiento. Max se ve obligado a trabajar con un médico forense rival. Mientras tanto, ñas presiones de McGarret y Danny los lleva a robar un árbol de Navidad.