Quando un volo internazionale atterra all'aeroporto Logan di Boston e passeggeri e membri dell'equipaggio muoiono in modi orribili, l'agente speciale dell'FBI Olivia Dunham viene chiamata a indagare. Dopo che il suo partner è quasi ucciso durante l'indagine, Olivia, disperata, cerca freneticamente qualcuno che possa aiutarla, portandola dal dottor Walter Bishop, l'Einstein della nostra generazione. C'è solo un problema: è stato internato per gli ultimi vent'anni e l'unico modo per interrogarlo richiede di coinvolgere suo figlio Peter, con cui ha un rapporto difficile. Quando l'indagine di Olivia la conduce a un manipolatore dirigente aziendale, lei e il suo team scopriranno che ciò che è accaduto sul volo 627 è solo un piccolo pezzo di una verità più grande e scioccante, esplorando la linea sfocata tra il possibile e l'impossibile.