Quando todos os passageiros de uma avião morrem, a agente do FBI, Olivia Dunham investiga. Enquanto está na investigação, o seu parceiro, John Scott, morre. Olivia, desesperada, pede a ajuda do Dr. Walter Bishop, mas ele não pode fazer nada por ela, porque está internado num instituto psiquátrico há vinte anos e a única maneira de chegar a ele será com a ajuda do seu filho Peter.

Ao continuar as investigações, Olivia chega a Nina Sharp, uma executiva manipuladora. Olivia, Peter e o Dr. Bishop começam a descobrir o que realmente aconteceu no vôo 627!...

Olivia, Peter e Walter Bishp investigam a estranha morte de uma mulher que teve um filho ainda mais estranho.De facto quando deu à luz o bebé desenvolveu-se rapidamente e em poucos minutos ficou com a idade de oitenta anos...

Roy McComb, um homem que afirma ter visões de Deus, vê os passageiros de um autocarro que foram apanhados num ataque com gás que solidifica o ar à volta deles, asfixiando-os.Agora a equipa vai ter de utilizar as visões de Roy para encontrar o responsável...

Após uma explosão em uma construção em Nova York, Broyles solicita que os Walter, Peter e Olivia investiguem o aparecimento de um cilindro misterioso encontrado na cena da explosão. Depois de Olivia perceber que o objeto causa eventos estranhos, Walter vai em direção ao objeto e tira alguns exemplos para examinar. Parece que o mesmo está causando os incidentes desconhecidos pelo local.

A equipa investiga o caso de um homem que consegue gerar fenómenos eléctricos e que está no centro de uma série de estranhas mortes causadas por engenhos electrónicos...

A equipa investiga uma mulher que reaparece, depois de várias semanas andar desaparecida, com uma rara doença.

Inexplicavelmente, ela traz dor e morte às pessoas que conhece. Na investigação,uma quantidade perigosa de radiação é detectada.

Peter fecha um acordo com Nina Sharp e uma verdade sobre Olivia é descoberta...

O aparecimento de um estranho parasita dentro do corpo de um agente da FBI debilitado desencadeia uma viagem de última hora de Olívia à Alemanha, que descobre ainda mais notícias más acerca de um homem que está preso naquele país. Dr. Bishop e Peter tentam ler as ondas mentais do cérebro de um homem morto.

O antigo internamento de Walter na instituição mental está ligado ao rapto de um jovem prodígio musical por um raptor em série. Peter fica preocupado quando Walter insiste em voltar à instituição para tentar resolver o caso.

Um empregado da Massive Dynamic morre depois de um alucinante ataque de borboletas. O agente Scott prova ser útil ao investigar o caso mas Olívia frustrada tenta tirá-lo do seu pensamento de uma vez por todas. Enquanto isso, Peter lida com alguns inimigos do seu passado...

A equipa é chamada para investigar um assalto a um banco quando um dos ladrões é encontrado emparedado numa sólida parede.

Walter acredita que eles andam atrás de algo que ele tinha mas as coisas ficam piores quando os ladrões fazem uma emboscada a um deles.

Depois de ter sido submetida a um estranho medicamento,Olívia escapa aos seus raptores apenas para descobrir que é o alvo da investigação de um vingativo consultor de segurança nomeado para dirigir a Fringe Division.Entretanto,Raquel, a irmã de Olívia vem visitá-la e a equipa investiga o caso de um epidemiologista que é assassinado por um vírus gigante...

Olivia, Walter e Peter tentam impedir um assassino que tem a "habilidade" de liquefazer o cérebro humano...

A Divisão fica completamente confusa com uma toxina que está a matar as pessoas fazendo com que todos os seus orifícios sejam fechados.

Enquanto isso, as autoridades alemãs querem saber tudo sobre o contacto de Olivia com o presidiário que escapou da prisão e que agora está nos EUA.

Olivia tenta estabelecer contacto com uma criança muda que morava debaixo de um prédio que ia ser demolido.

A ligação entre eles coincide com a volta de um assassino em série que é conhecido pela maneira macabra como expõe os seus crimes para o público.

Uma missão de resgate planeada por uma organização de defesa dos direitos dos animais num laboratório dá errado, quando Charlie corre o risco de ser vítima de uma fera, um animal quase mitológico na sua aparência com corpo de leão e garras de águia.

Um suicídio na estação central de Nova Iorque é testemunhado por Olivia, em Boston, por meio de um sonho...

Há um assassino a solta: ele mata e rouba o fluído da coluna vertebral das suas vítimas!

Olivia, Peter e Walter chegam a extremos para impedir mais mortes, que estão a acontecer cada vez com mais frequência.

A investigação de um caso de combustão instantânea coincide com as visões detalhadas porém inexplicáveis de Olivia, Walter e uma possível revelação chocante de Peter...

Uma pessoa próxima à divisão é atacada, e o terrorista David Robert Jones regressa.

Walter desaparece sem deixar rasto...