L'agente dell'FBI Olivia Dunham viene risucchiata nell'oscuro mondo della "scienza di frontiera" dopo una catastrofe inspiegabile, unendo le forze con un eccentrico genio internato, Walter Bishop, e il figlio Peter, cinico e da lui a lungo estraniato. Indagando su una marea crescente di eventi impossibili, i tre affrontano teletrasporto, controllo mentale, realtà alternative e orrori che confondono il confine tra esperimento d'avanguardia e incubo. Mentre i casi autoconclusivi lasciano spazio a una mitologia vasta e intricata, il trio scopre una guerra in incubazione tra mondi paralleli e le manipolazioni che l'hanno innescata. Fondendo brividi procedurali inquietanti a profondità emotiva e fantascienza allucinante, la serie si trasforma in una storia toccante su padri, figli e il prezzo di giocare a fare Dio.