Quando um voo internacional aterrissa no Aeroporto Logan de Boston e os passageiros e a tripulação morrem de maneiras horríveis, a Agente Especial do FBI Olivia Dunham é chamada para investigar. Após seu parceiro quase ser morto durante a investigação, uma Olivia desesperada busca freneticamente por alguém que possa ajudar, levando-a ao Dr. Walter Bishop, o Einstein da nossa geração. Há apenas um problema: ele está internado há vinte anos, e a única maneira de interrogá-lo é trazendo seu filho afastado, Peter, para ajudar. 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.