La temporada comenzó con la emisión del primer capítulo el 6 de noviembre de 2001 (Estados Unidos) y concluyó el 21 de mayo de 2002. La historia de la temporada comienza y termina a las 12:00 en el día de las elecciones primarias en el estado de California
El comienzo de las aventuras de Jack Bauer se remonta a 2001, cuando la agencia gubernamental donde Bauer trabaja y de la cual es jefe departamental, la CTU de Los Ángeles, descubre que el senador David Palmer, primer candidato serio de raza negra a la presidencia americana va a sufrir un ataque terrorista ese mismo día. Mientras, los problemas con su hija Kim (Elisha Cuthbert) se acrecientan tras escaparse de casa ese mismo día. Ella se escapa con unos chicos a una supuesta noche de fiesta, pero las cosas rápidamente cambian de cariz cuando los chicos se niegan a dejarla ir. Poco podría imaginar Jack que todo formaba parte del mismo plan, el de los terroristas (con Ira Gaines a la cabeza) cuya intención era usar a la hija del agente como rehén para hacer que el propio Bauer matara a Palmer.
Sorpresa tras sorpresa, y tras el rescate de Kim y Teri por parte de Jack, la CTU se entera de que los responsables de toda la operación son la familia de Victor Drazen, un hombre al que Bauer mató supuestamente hace años, en una mision en Kosovo (Operación Nightfall). Mientras tanto, Palmer se enfrenta a su mujer, Sherry, quien está dispuesta a hacer de todo para proteger las ambiciones de poder, disfrazadas como el apoyo a su marido y al Partido, cuando un secreto que los enlaza con un asesinato ocurrido hace años, amenaza con salir a la luz y arruinar la carrera presidencial de Palmer.
Cuando CTU logra interceptar a un miembro de la familia, Jack encuentra una instalación secreta del Gobierno donde descubre que Drazen está vivo, y que estaba siendo prisionero del Gobierno pero es liberado por sus hijos. Ahora él está detrás de todo y busca concretar su venganza sobre Bauer y Palmer quienes estuvieron fuertemente involucrados en la operación. Para este efecto, vuelve a secuestrar a Kim y fuerza a Bauer a fingir que ha asesinado al Senador. A pesar de todo, Kim se salva y Jack consigue salvar la vida del senador, pero no puede evitar que su omnipresente mujer, Terri Bauer, sea asesinada a manos de un "espia" de la agencia, Nina Myers, compañera y ex-amante del personaje encarnado por Kiefer Sutherland.
Tras el peligroso día que el Senador Palme ha pasado, decide que las ambiciones de su esposa son demasiado peligrosas y que debe separarse de ella antes de llegar a la Casa Blanca.