Quando um voo internacional pousa no Aeroporto Logan de Boston e todos os passageiros e tripulantes morrem de formas horríveis, a Agente Especial do FBI Olivia Dunham é chamada para investigar. Depois que seu parceiro quase morre durante a investigação, uma Olivia desesperada procura freneticamente por ajuda, o que a leva ao Dr. Walter Bishop, o Einstein de nossa geração. Há apenas um problema: ele está internado há vinte anos, e a única forma de interrogá-lo exige a ajuda de seu filho Peter, de quem ele está afastado. Quando a investigação de Olivia a leva a um executivo corporativo manipulador, ela e sua equipe descobrirão que o que aconteceu no Voo 627 é apenas uma pequena parte de uma verdade maior e mais chocante, e explorarão a linha tênue entre o possível e o impossível.