Alexis et Richard s'en vont à Londres : l'une, pour faire une sortie avec des ami(e)s et l'autre pour donner une conférence à la Société de Sherlock Holmes au 221B Baker Street. Castle est déçu d'apprendre que sa fille ne sera pas là pour l'entendre, mais Alexis connait ses conférences par cœur au point de savoir ce qu'il va dire à l'avance. Richard est surpris de voir qu'il est si prévisible. Au même moment, Kate est nerveuse, sachant que le vol subit des turbulences qui secouent l'avion et n'aident pas Castle. L'appel de Kate avec Richard est coupé, laissant la policière inquiète.
Dans l'avion, Richard s'aperçoit qu'il se passe quelque chose de grave, le personnel de bord montrant des signes d'inquiétude. Il décide d'aller voir et ordonne à sa fille de rester à son siège. Après les présentations d'usage et la réputation de Castle, la capitaine Edmund annonce à Castle qu'elle va enclencher le processus sur le terrorisme : elle va s'enfermer dans le cockpit. Elle lui explique qu'elle et le personnel ont cherché en vain le marshall de l'air Kyle Ford. Juste avant de disparaître, Ford a envoyé à son bureau, un texto annonçant une menace possible contre le vol. La capitaine Edmund autorise donc Castle à enquêter et à trouver Ford. La fouille commence par la soute à bagages où le corps de Ford est retrouvé inanimé.
Alexis, inquiète, retrouve son père auprès du personnel. Elle est vite mise au courant de la situation et convainc son père de l'aider dans son enquête. C'est ainsi qu'avec l'aide de Lanie, par téléphone, elle examine le corps de Ford. L'examen discret des passagers permet de trouver un premier suspect : Isadore Baldon. Au sol, Kate découvre qu'Isadore Baldon n'a jamais quitté les États-Unis. Un stratagème est mis en place par Castle pour découvrir la véritable identité du passager. Il s'agit d'Aiman Haddad, un Syrien, qui est interdit de vol et est sur la liste noire du FBI mais, découvert, nie toute implication dans la mort de Ford. Il révèle à Castle que Ford a envoyé plusieurs dizaines de textos. Castle révèle à Haddad que Ford n'a envoyé qu'un seul texto. Au sol, Ryan révèle à Castle que Ford a en fait un deuxième téléphone. Castle et Alexis partent à la recherche du téléphone et le retrouvent près d'un bocal à serpent. À la lecture des textos, l'équipe de Kate identifie une deuxième suspecte : une femme ayant perdu un procès contre la compagnie aérienne qui assure le vol, Marylin Singer. Celle-ci est la petite amie de Ford. Il découvre dans le sac à main de Singer, l'arme du crime et le téléphone utilisé pour envoyer les textos. Cependant, au vu des indices, Castle doute que Singer soit la coupable. Au sol, l'enquête continue. Il découvre qu'un industriel allemand du nom de Dietrich utilise les services de Ford. Dietrich leur révèle la raison pour laquelle il a fait appel à Ford. Castle, en sachant ce que Kate a trouvé comme information sur Ford et Dietrich, finit par comprendre la vrai raison de la mort de Ford. Malheureusement, il comprend trop tard qui est le véritable meurtrier de Ford. Alors que le meurtrier menaçait les passagers et l'équipage, Alexis réussit à le désarmer.
À la fin de l'enquête, Alexis annonce à Richard qu'elle assistera à sa conférence à la société de Sherlock Holmes afin de rester avec son père, après ce qu'ils ont vécu dans l'avion, ce qui réjouit Castle. Nerveuse, Kate fait un soupir de soulagement quand elle s'aperçoit que le vol a atterri sans encombre.
