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第三季相比于第二季时空相隔了三年。首先是一具感染了致命病毒的尸体被扔在了洛杉矶卫生中心外面。Tony和Michelle结了婚，并且已是CTU的主管。他接到了来自一个名为Hector Salazar的墨西哥毒枭的恐吓，他声称如果不把他的哥哥Ramon释放，会有更多的人感染上这种病毒。事实上，Ramon是Jack通过做卧底抓回来的。就在Jack和他的新搭档Chase审问Ramon时，Ramon杀死了自己的律师，并且对Jack他们说了一些奇怪的话。Palmer总统还活着，并且三年来首回洛杉矶，目的是参加新一轮总统竞选的辩论会。他的弟弟Wayne成了他的首席助手，而他的私人医生Anne Packar成了他的女友。一个名叫Kyle Singer的年轻人拿着一包看似毒品的白色粉末，他晚些时候要把这包东西送到交易人的手里，而同时Salazar的手下正在监视Kyle。Kim此时也在CTU工作，并且和Chase交往了三个月。Kim决定在今天把这件事告诉Jack，但是Jack似乎染上了毒瘾。
Jack在知道Kim和Chase交往后对Chase十分生气，因为他不希望女儿有一个从事危险工作的男友。Jack和Chase在对一幢危房突袭后，找到了病毒可能的下落。Kyle的女友Linda在发现Kyle进行毒品交易后与他分手。Wayne和Palmer总统在Anne的问题上意见不合，因为他们的竞争对手准备在Anne的历史背景上攻击Palmer总统。CTU内部似乎有内奸，并且这个人一直在和Hector联络。
Jack和Hector两边的人都在找Kyle，而Kyle自己却不知道自己拿着的东西很可能是病毒晶体。Jack限制了Chase的活动，这让Chase很恼火。与此同时，Ramon胁迫一个狱警杀死了另一位追捕过他的联邦侦探。Wayne和Palmer总统再一次因Anne的问题争吵。Tony在追捕Kyle的时候被一直躲在暗处的Hector的手下开枪击中脖子，Kyle也趁此机会逃脱。
在Tony受伤之后，Michelle忍着伤痛接手Tony的工作。Kyle和Linda最终被Hector的手下关押起来。Jack秘密联系Palmer总统，请求允许他劫狱来拯救百万人的生命，Palmer总统默许。由于Chase的插手，Jack的劫狱计划遭到了意外。在Anne的劝阻下，Palmer总统拒绝向Anne前夫的勒索妥协。
Jack和Ramon被一群疯狂的越狱者扣留为人质，随时有生命危险。Chloe（CTU的高级分析员）无意中发现了Jack的毒瘾。Kim和Michelle知道了这个消息后十分震惊。Palmer总统开始和Keeler参议员进行竞选辩论。与此同时，Kyle试图自杀来挽救Linda和他人的生命。
Jack和Ramon顺利逃脱。Palmer总统不得不因为处理恐怖袭击而中止辩论，外界一片猜疑。Kim发现了Gael Ortega是CTU里的内奸，但是却被Gael软禁。Kyle的父母在知道Kyle可能染上病毒后悲痛欲绝。
在飞往墨西哥的飞机上，Ramon把Jack监禁了起来。在Ramon想杀死Jack的紧要关头，Jack成功地逆转局面，反而把Ramon扣为了人质。在飞机抵达墨西哥后，Ramon才得知一开始Jack和Hector就达成了协议，设法把Ramon从监狱中弄出来。Gael被CTU逮捕。正当Chappelle审问Gael的时候，Tony从医院回来，宣布他和Gael以及Jack在进行一项秘密的病毒拦截活动，而Gael和Jack所做的一切都是这个计划中的一部分。Anne接到前夫的电话，要她去他那儿取她无罪的证据。与此同时，Chase独自一人正前往墨西哥营救Jack。
Palmer总统和Chappelle观看了一段Jack在计划执行前录制的视频后，明白了目前的状况。Hector一直在说服Ramon信任Jack，并且说Jack可以帮助他们得到病毒，赚到将近9亿美元。Jack与Hector的女友Claudia有一段恋情，他偷偷地与Claudia进行了交谈。交谈中Claudia责怪Jack没有在逮捕Ramon的时候将她带出魔窟。Chase在到达墨西哥后被Hector的手下抓住。Ramon要Jack杀了Chase来证明他的可靠性。Jack扣下了扳机，但是手枪并没有装上子弹。Anne在她前夫自杀前拿到了证据，但是她最终决定与Palmer总统分手。
Palmer总统对媒体澄清了Anne的问题，但是一个更大的麻烦来了。他的主要竞选资助者Alan Milliken告诉Palmer总统Wayne以前和他的妻子Julia有染，要求Palmer总统立即将Wayne解雇。Kim和Michelle发现Tony一直在犯错误，于是对他的健康状况十分担忧。Jack和Salazar兄弟与病毒的卖家Amador碰头，但是他们惊奇的发现还有另一个买家，而且这个人竟然是Nina。
Nina在病毒的投标购买中胜出。Claudia成功地将Chase救出，但是在逃离的过程中付出了自己的生命。Palmer总统打电话叫他的前妻Sherry来搞定Alan Milliken。与此同时Wayne偷偷地在和Julia见面。Jack和Ramon打算先控制住Nina，然后得到病毒。Chloe在CTU的工作被一个婴儿的到来而打断。
