Kiedy międzynarodowy lot ląduje na lotnisku Logan w Bostonie, a wszyscy pasażerowie i załoga zginęli w makabrycznych okolicznościach, do śledztwa zostaje wezwana agentka specjalna FBI Olivia Dunham. Gdy jej partner zostaje niemal zabity podczas dochodzenia, zdesperowana Olivia gorączkowo szuka pomocy, co prowadzi ją do doktora Waltera Bishopa, Einsteina naszego pokolenia. Jest tylko jeden haczyk: od dwudziestu lat przebywa w zakładzie, a jedynym sposobem na przesłuchanie go jest zaangażowanie jego odseparowanego syna, Petera. Kiedy śledztwo Olivii prowadzi ją do manipulującego dyrektora korporacji, ona i jej zespół odkryją, że to, co wydarzyło się na pokładzie lotu 627, to tylko mały fragment większej, bardziej szokującej prawdy i będą badać zacierającą się granicę między możliwym a niemożliwym.
