Un extraño accidente de avión es el punto de partida, en el cual la agente del FBI Olivia Dunham (Anna Torv) solicitará la ayuda del científico Walter Bishop (John Noble), que lleva encerrado en una institución psiquiátrica durante 17 años. La única forma de salir es que un pariente cercano lo ordene y éste será su hijo Peter (Joshua Jackson), que no tiene ningún tipo de relación con su padre. Juntos empezarán a investigar una serie de sucesos extraños que se dan alrededor del mundo conocidos como El patrón.