核爆弾テロから3年。ジャックは本格的にCTUに復帰し、工作部門を率いていた。相棒は若くて優秀な部下チェイス、さらに娘のキムも今やCTUの一員だ。ジャックは、1年にもおよぶ苛酷な潜入捜査の末、ついに中南米の麻薬王ラモン・サラザールの逮捕に漕ぎつけた。だが、その代償としてジャックの身体は麻薬に蝕まれ、中毒状態となっていた……。一方、あの事件で命を落としかけたパーマー大統領は、再選に向けた討論会に出席するため、奇しくも事件以来、初めてロサンゼルスを訪れていた。そんな折、事件は起こる。何者かが衛生局に、超危険度の高いコルディエラ菌に感染した死体を置いて行ったのだ。犯人一味は、ラモンを6時間以内に釈放しなければ、感染してから24時間で確実に死に至るウィルスをバラまくと脅迫。ジャックにとって最も過酷で長い1日が始まろうとしていた──。

衛生局から、「死体は麻薬の売人デイヴィッド・ゴスで、ウィルスは白い粉状のものだ」という報告が入る。CTUはゴスの住所を割り出し、ジャックとチェイスは現場へ急行。ゴスの部屋にいたザックを捕らえ、情報を吐かせる。その情報を元に、カイル・シンガーという運び屋がメキシコから持ち込こんだコカインがウィルスだと踏んだジャックは、カイルの捜索に向かう。一方討論会場では、パーマー大統領の弟ウェインが討論相手キーラー議員の資料を裏から入手。だが、パーマーは「そんなものは必要ない！」と一蹴。しかし、そこにパーマーの主治医であり恋人でもあるアンに関するスキャンダルが書かれていると聞き、思わず動揺してしまうのだった。

ジャックは、衛生局長ダンカンおよび危険物処理班と共にカイルの自宅に急行。しかし、カイルは大金の出所について父親と口論となり、その過程で、あろうことかドラッグの袋が破れてしまった。窮地に立たされたカイルは家を飛び出し、恋人のリンダに助けを求める。現場に着いたジャックたちは、直ちにカイルのアパートを封鎖。両親を隔離し、ウィルスと思われる粉を調べるが、結果は無害なケイ酸塩だった。ジャックは、カイル自身がメキシコでウィルスに感染させられたに違いないと確信。タイムリミットまであと3時間、ジャックたちは必死でカイルの捜索を続ける。そして、CTUはカイルがショッピングモールにいることを突き止める。先に現場に着いたトニーがカイルの身柄を拘束しようとした矢先、なんとヘクターの手下にトニーは撃たれ、カイルも取り逃がしてしまう……。

カイルはリンダと共に逃走するが、ヘクターの手下に拉致監禁されてしまう。緊急手術中のトニーの代わりにCTUの指揮を執るミシェルの元に、サラザール一味から、ラモン引き渡しの条件を告げる電話が入る。指定された時間は2時間後。それまでに何としてもカイルを保護しなくてはならない。ジャックは大統領に電話をし、カイルを時間内に拘束できなかった場合の代案を申し出る。ジャック自らがラモンを脱獄させ、ヘクターに引き渡そうというのだ。猶予のないジャックは直ちに刑務所へ向かう。しかし、そこには現場を外され、単独でラモンを尋問していたチェイスがいた。ジャックは止むを得ずチェイスを監禁し、ラモンと共に監房から出たものの、異変に気づいた所長が刑務所内を封鎖。逃げ場を失ったジャックは、囚人たちに暴動を起こさせ逃走の隙をうかがおうとするのだが……。

討論会がスタート。予想通りキーラーはアンに対する新薬の治験データ改竄疑惑を持ちだし、パーマー大統領は窮地に追い込まれる。その頃、刑務所内は暴動騒ぎで混乱状態。ラモンを連れたジャックも囚人たちに捕まるが、絶体絶命のところでチェイス率いる救出チームが現れ難を逃れる。だが、チェイスたちを巻いて完全に包囲された刑務所から脱獄するのは至難の業だ。ジャックは思い切った方法、ウィルスの蔓延を唯一食い止められる男ラモンを盾に捜査チームの眼前を突破し、ヘリコプターに乗り込む。なす術もなくジャックを見送るチェイスのもとに、なんとカイルが無事確保されたとの吉報が。だが、一足違いでジャックはラモンと共に大空へと飛び去ってしまう……。