Phần 4 bắt đầu bằng việc Kate trở lại sau ca phẫu thuật sống còn ở cuối phần 3, cô nói với Castle rằng mình không thể nhớ gì trong ngày cô bị bắn. Họ tiếp tục sát cánh bên nhau trong những phi vụ phá án.
Mối liên kết giữa 2 người cũng có nhiều tiến triển hơn. Trong khi đó, Castle vẫn bí mật tìm hiểu về cái chết của mẹ Kate.