Richard Castle é um famosos autor de livros de mistério e um pai divorciado, criando sozinho sua filha adolescente enquanto sua mãe diva da Broadway o mantém com os pés no chão - e ele está sofrendo de um terrível caso de bloqueio de criatividade. Mas quando a Polícia de Nova York o interroga a respeito de uma série de assassinatos que emulam cenas de seus livros, Castle encontra sua inspiração na forma da detetive Kate Beckett, uma inteligente e durona policial da divisão de Homicídios, que tem uma fascinação por casos estranhos e incomuns - e isso se deve pelo caso não-resolvido do assassinato de sua mãe anos atrás.
Eles instantaneamente batem de frente, mas logo fagulhas de outro tipo começam a surgir, levando os dois a perigos e uma pitada de romance, enquanto Castle ajuda Beckett a encontrar o assassino que o copiava. Após esse primeiro caso ser solucionado, Castle consegue permissão (através de seu amigo, o prefeito de Nova York) para acompanhar Beckett e seu esquadrão nos seus casos, com intuito de fazer pesquisa para sua nova série de livros sobre a personagem Nikki Heat, baseada em Beckett. Assim, a dupla segue investigando os mais estranhos homicídios em Nova York, combinando a intuição de escritor de Castle com a inteligência criativa de Beckett.