Als ein internationaler Flug am Bostoner Logan Airport landet und alle Passagiere und die Besatzung auf grausame Weise ums Leben gekommen sind, wird FBI-Spezialagentin Olivia Dunham zur Untersuchung hinzugezogen. Nachdem ihr Partner bei der Untersuchung beinahe getötet wird, sucht eine verzweifelte Olivia fieberhaft nach Hilfe, was sie zu Dr. Walter Bishop, dem Einstein unserer Generation, führt. Es gibt nur einen Haken: Er ist seit zwanzig Jahren in einer Anstalt, und die einzige Möglichkeit, ihn zu befragen, erfordert die Hilfe seines entfremdeten Sohnes Peter. Als Olivias Ermittlungen sie zu einem manipulativen Unternehmensleiter führen, werden sie und ihr Team entdecken, dass das, was auf Flug 627 geschah, nur ein kleiner Teil einer größeren, schockierenderen Wahrheit ist und die verschwimmende Grenze zwischen dem Möglichen und dem Unmöglichen erforschen.