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 se retrouve 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...
Le nouveau trio repart sur une nouvelle enquête. Une femme donne naissance à un bébé qui en quelques minutes se retrouve agé de 80 ans.
Le professeur Bishop va alors faire une série de tests importants dans son laboratoire afin de comprendre ce phénomène.
De l'autre coté, Peter continue de surveiller son père pendant qu'Olivia demande de l'aide à Nina Sharp de Massive Dynamics.
Notre trio improbable enquête sur un incident de bus horrifique dans lequel les corps sans vie des passagers sont figés à l’intérieur comme des insectes dans l’ambre. Menée par le peu conventionnel Dr Bishop qui demande un piano dans son laboratoire pour l’aider à traiter les données.
L’équipe découvre un homme qui a des visions du modèle lié aux phénomènes avant qu’ils n’arrivent et se hâtent de déchiffrer ses pensées pleines de détresse pour éviter que d’autres évènements atroces ne se produisent
Après qu'une terrible explosion ait secoué un site de construction à New York, Broyles sollicite l'aide de notre équipe de trois personnes afin d'enquêter sur un étrange cylindre mystérieusement trouvé sur la scène, et indemne par rapport à la dévastation présente autour.
Après que Olivia ait découvert une incroyable similitude entre ces événements dérangeants le Dr Bishop trouve de la matière de son côté, et Peter se concentre sur du travail de terrain.
Il semble également que l'objet intraçable déclencherait ces comportements bizarres, ces événements inattendus et ces révélations surprenantes.
Quand on le découvre qu'un homme plutôt simple a la capacité d'exploiter l'électricité, des présences dangereuses et mortelles suivent et notre trio peu probable examine cette singularité surcomprimée.
En attendant, Olivia fait une rencontre à haute tension de manière différente lorsqu'elle est obligée de replonger dans son passé.
Le docteur Bishop quand à lui se tourne vers ses amis à plumes et enrôle des pigeons voyageurs pour l'aider dans l'enquète
Après avoir disparue pendant plusieurs semaines, une femme avec une maladie rare refait surface dans la banlieue du Massachusetts et cause inexplicablement une douleur atroce suivie de la mort à tous ceux qu'elle rencontre.
Lorsque la scène de crimes est examinée, des niveaux dangereux de radiation sont détectés et les circonstances inhabituelles entourant l'affaire conduisent les enquêteurs à envisager la piste d'essais illégaux de drogue sur les hommes et peut-être quelquechose d'encore plus sinistre.
Pendant ce temps, Walter est hanté par la barbe à papa, Peter traite une affaire avec Nina Sharp et un moment ahurissant du passé d'Olivia est révélé
Chaque seconde compte lorsqu'un parasite étrange s'attache aux organes internes d'un agent du FBI mourant.
Tandis qu'une vie est en jeu avec de forts soupçons sur un lien avec le Pattern, l'agent Dunham se précipite en Allemagne pour rencontrer un prisonnier qui révèle des détails représentant une menace encore plus grande.
Pendant ce temps, Peter et Walter tentent d'aider Olivia en puisant dans les ondes cérébrales d'un homme décédé.
Après qu'un jeune prodige de musique ait été enlevé par un kidnappeur en série, on découvre qu'une séquence de lumière-flash est apparue avant l'enlèvement, ce qui ramène Walter à son ancien compagnon d'infortune à l'hôpital Sainte Claire.
A la grande consternation de Peter, Olivia encourage Walter à retourner à l'institut psychiatrique, et la détermination de Walter d'aider finit dans une fin débridée.
Un employé de Massive Dynamic est à ce point convaincu d'être attaqué par des papillons qu'il saute par une fenêtre pour leur échapper, et l'équipe est appelée pour mener son enquête.
Malgré le fait que les apparitions de John Scott l'amènent à résoudre l'enquête, olivia est désespérée et cherche à se libérer de lui : elle demande à retourner dans le tank.
Pendant ce temps, la fête commence pour Peter lorsque de vieilles connaissances découvrent qu'il est de retour à Boston
Pendant qu'ils enquêtent sur un casse à la banque, Olivia, Walter et Peter ont le choc de trouver l'un des suspects inexplicablement coincé dans le mur d'un coffre-fort, comme s'il s'était solidifié tout autour de lui.
Walter réalise que les voleurs branchés high-tech ont découvert un moyen de défier les lois de la physique et que, à sa consternation, les escrocs sont après quelque chose.
Alors que l'enquête suit son cours et que le mystère s'épaissit, la situation périlleuse atteint un point critique quand un membre du trio est pris en embuscade dans un tout nouvel épisode
