一架从德国汉堡市起飞的航班正在飞往美国波士顿的途中，机上一名乘客突然出现身体异常的情况，此人的情绪变得极端不稳定，皮肤和骨骼也开始溃烂和溶化，在不久之后，这驾航班靠着自动导航系统平安降落在了波士顿机场，但是机上147名乘客已经全部罹难……

美国政府高度重视这起神秘的飞机事故，白宫方面亲自指派人手，组成了一个代号为"Fringe（边缘）"的秘密部门，FBI女特工Olivia Warren （Anna Torv饰）和男友特工斯考特一起调查这起案件。可是行动刚刚开始，斯考特就被幕后黑手暗害，全身感染了无人可以治愈的病毒，经过Olivia Warren仔细调查，她发现一个名为Walter Bishop（John Noble饰）教授研究过与斯考特类似的病例，但这名教授已经因为滥用人体实验而被关进了精神病院，唯一能够见到Walter Bishop的机会，就是要得到他儿子Peter Bishop（Joshua Jackson饰）的授权。

为了挽救男友的生命，Olivia Warren远赴巴格达找到了正在经商的Peter Bishop，这个人智商高达190，是标准的天才式人物，可以说是无所不精，Peter极端反感自己神经兮兮的父亲，在与Olivia Warren的交谈中，Peter才知道父亲当年原来是在从事超自然现象的研究，而Peter也逐渐成为了Olivia Warren的最佳拍档，Bishop父子将因为女特工Olivia Warren的出现而重新聚首，在案件调查不断深入之后，Olivia Warren才逐渐发现Walter Bishop十几年前从事的研究可能就是今天灾祸的源头。