Téléportation. Contrôle de l'esprit. Invisibilité. Projection astrale. Mutation. Réanimation. Ces phénomènes, qui existent à la frontière de la science, libèrent leur étrange pouvoir dans cette série, associant la détermination des équipes d'enquêtes criminelles à l'excitation de l'inconnu. L'histoire tourne autour de trois alliés improbables - une jeune et jolie recrue du FBI, très déterminée, un brillant scientifique qui a passé les 17 dernières années de sa vie dans un asile et son fils acerbe et traficoteur - qui enquêtent sur une série de morts et de désastres étranges plus connue sous le nom de "Projet". Les trois partenaires soupçonnent un individu d'utiliser le monde comme laboratoire expérimental. Et de nombreux indices les mènent jusqu'à Massive Dynamic, une multinationale nébuleuse qui pourrait bien être plus puissante que n'importe quel pays
Quand un vol international arrive à l'aéroport de Boston et que les passagers et l'équipage sont retrouvés morts, l'agent du FBI Olivia Dunham se voit confier l'enquête. Lorsque son partenaire est grièvement blessé, elle trouve une aide inattendue auprès du Dr Walter Bishop, un scientifique brillant mais fou, et de son fils, Peter. Ils ne tardent pas à découvrir que le drame du vol 627 n'est qu'une infime partie d'une bien plus grande et choquante vérité...