Lorsqu'un vol international atterrit à l'aéroport Logan de Boston et que tous les passagers et l'équipage sont morts de façon horrible, l'agent spécial du FBI Olivia Dunham est appelée à enquêter. Après que son partenaire ait failli être tué, une Olivia désespérée cherche de l'aide, ce qui la mène au Dr Walter Bishop, l'Einstein de notre génération. Il n'y a qu'un hic : il a été interné pendant vingt ans, et la seule façon de l'interroger est de faire appel à son fils Peter, avec qui il est en froid. Lorsque l'enquête d'Olivia la mène à un cadre d'entreprise manipulateur, elle et son équipe découvriront que ce qui s'est passé sur le vol 627 n'est qu'une petite partie d'une vérité plus vaste et plus choquante, et exploreront la frontière floue entre le possible et l'impossible.
