Dix-huit mois après les événements de la saison 3, l'agent spécial Jack Bauer a définitivement quitté la Cellule Anti-Terroriste. Il est aujourd'hui chargé de la sécurité de James Heller, le ministre de la Défense, tout en ayant une liaison sérieuse avec la fille de ce dernier. Mais l'univers de Jack bascule le jour où un groupe terroriste turc fait dérailler de façon spectaculaire un train et kidnappe Heller et sa fille. Ces actes sont les premiers d'une longue série de coups d'éclat durant lesquels les terroristes vont prendre les commandes de 106 réacteurs nucléaires américains. Contre l'avis de la CTU, Jack reprend du service et n'a que 24 heures pour empêcher le monde de sombrer dans l'apocalypse nucléaire.