En esta quinta temporada, Dexter tiene que adaptarse a su nueva vida tras el asesinato de Rita. Astor culpa a su padrastro de la muerte de su madre. Es por ello que tanto ella como Cody deciden irse a vivir con sus abuelos y el pequeño Harrison se queda con él -bajo el cuidado de una nueva niñera, Sonya-. Después de que sus compañeros policías lleguen a casa para investigar el asesinato, Quinn empieza a sospechar de él. Aunque el principal sospechoso es Trinity, el agente decide investigarle en secreto con la ayuda del agente Liddy (Peter Weller) y decide contactar con Jonah Mitchell -hijo de Arthur, alias Trinity, que ahora es testigo protegido- para enseñarle la foto de Dexter: si le reconoce cómo Kyle Butler, Dexter está ocultando algo. Pero justo cuando va a responder, un miembro del FBI le pide a Quinn que se marche, sin saber la respuesta. Cuando esto llega a oídos de LaGuerta, ésta decide suspender a Quinn durante un tiempo, con tal de proteger al reciente viudo. Quinn le pide ayuda a Liddy para que investigue a Dexter. Liddy también fue suspendido por LaGuerta y busca algo que le ayude a volver a la policía de Miami por la puerta grande.
Mientras tanto, la policía de Miami empieza a investigar el caso de la Santa Muerte: en un barrio venezolano empiezan a encontrarse cabezas decapitadas. Debra será la encargada del caso que le llevará hasta los temidos hermanos Fuentes, los presuntos encargados de las decapitaciones. Su extraña rivalidad con LaGuerta acabará con el asesinato de una testigo protegida y de Fuentes, el asesino de la Santa Muerte.
Por su parte, Dexter encuentra a su nueva víctima: Boyd Fowler, un trabajador del Departamento de Sanidad que parece no ser trigo limpio y es el asesino de varias mujeres. Justo después de matarle, Dexter descubre que una extraña mujer ha presenciado el asesinato: Lumen Pierce (Julia Stiles), una víctima que Fowler tenía en cautividad. Cuando da con ella, ésta le cuenta que Boyd no es el único y que otros también la violaron. Al conocer su secreto, Lumen le pide que le ayude a encontrarles y matarles, pero Dex se niega y le pide que vuelva con su familia para olvidarse de todo. Pero cuando está a punto de coger su avión, una situación le recuerda lo que sus captores le hicieron y decide vengarse sin la ayuda del analista de sangre, aunque no como ella querría y teniendo que pedir ayuda a Dexter cuando asesinó al primero de ellos: el dentista. Dex decide ayudarla a limpiar la escena del crimen antes de que su propia hermana Deb y Masouka lleguen. Ya en casa, Lumen le confiesa que al matarle sintió una paz interior que lamentablemente se irá apagando con el tiempo a menos que mate al resto. Y Dexter, en parte porque se da cuenta de que ella es como él y en parte porque al ayudarla se perdonará a sí mismo por sentirse algo culpable por la muerte de Rita, decide ayudarla y empieza la búsqueda de los otros hombres. Uno a uno, Dexter y Lumen descubren que el grupo de asesinos están relacionados con el famoso Jordan Chase (Jonny Lee Miller), un orador de masas que ha alcanzado fama recientemente.
Debra y Quinn empiezan a sentir algo el uno por el otro y cuando la policía descubre que su compañero ha investigado a Dexter en secreto decide poner fin a su relación. Él, resentido, decide poner fin a su investigación, pero no Liddy, que descubre lo que están haciendo Dexter y Lumen. Ahora, el forense es cazado por él y finalmente Dexter se ve obligado a matarle antes de que le delate.
En el final de temporada, tras haber matado a todos los asesinos tan sólo queda uno: Jordan Chase, el líder. Pero este, que conoce los planes de Lumen y Dexter, les está esperando. En una batalla final, en la que Lumen permanece retenida, finalmente Chase muere y mientras los dos limpian la escena del crimen llega Deb. Sin que sepa quienes son, decide dejarles escapar porque -a pesar de que fuera en contra de la ética policial- reconoce que es un acto de valentía. Es por ello que Dex decide falsificar unas pruebas en favor de Quinn -el principal sospechoso del asesinato de Liddy a ojos de la policía- y éste inicia una relación con Debra. Con todo resuelto, Lumen decide marcharse -rompiéndole el corazón al protagonista- y el resto celebra el primer cumpleaños de Harrison. De forma simbólica, la temporada termina con Dexter apagando la luz de una vela de la tarta (Lumen significa 'luz' en latín).
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Dexter 5ta Temporada Capitulo 1 - My Bad
Dexter 5ta Temporada Capitulo 2 - Hello Bandit
Dexter 5ta Temporada Capitulo 3 - Practically Perfect
Dexter 5ta Temporada Capitulo 4 - Beauty and the Beast
Dexter 5ta Temporada Capitulo 5 - First Blood
Dexter 5ta Temporada Capitulo 6 - Everything Is Illuminated
Dexter 5ta Temporada Capitulo 7 - Circle Us
Dexter 5ta Temporada Capitulo 8 - Take it
Dexter 5ta Temporada Capitulo 9 - Teenager Wasteland
Dexter 5ta Temporada Capitulo 10 - In the beginning
Dexter 5ta Temporada Capitulo 11 - Hop A Freighter
Dexter 5ta Temporada Capitulo 12 - The Big One