Deux agents du FBI sont chargés d'enquêter sur les dossiers non résolus, appelés "X-files" la plupart du temps des affaires où le paranormal entre en jeu. L'agent Fox Mulder, malgré le scepticisme de sa co-équipière Dana Scully, tente de prouver sa thèse du complot gouvernement/extra-terrestres... Fox Mulder n'aura de cesse de rechercher sa soeur disparue des années auparavant lorsqu'il avait 12 ans.
Tad O'Malley, expert des théories du complot, tente de convaincre Mulder et Scully que de nouvelles preuves d'enlèvements par des extra-terrestres ont été cachées. Des années après l’effondrement de leur couple, les anciens agents spéciaux sont donc amenés à retravailler ensemble...
Mulder et Scully tentent de découvrir les raisons du suicide d'un scientifique du département de la Défense. L'homme travaillait pour le Dr Augustus Goldman, un scientifique qui conduisait des expériences génétiques extrêmes, créant ainsi des individus aux capacités hors du commun…
Alors que Mulder s'interroge sur le sens qu'il veut donner à sa vie, un nouveau dossier se présente. Deux témoins affirment avoir vu une créature étrange attaquer violemment un garde-chasse dans les bois. Les autorités locales trouvent trois autres victimes à proximité, dont les corps sont mutilés de la même manière. Parallèlement, Scully doit se rendre en urgence au chevet de sa mère malade.
A Philadelphie, Mulder et Scully partent enquêter sur l'assassinat d'un fonctionnaire. D'après les premiers indices, il semble peu évident que ce crime ait été commis par un être humain. En parallèle, Scully doit faire face à une affaire personnelle : sa mère vient d'être admise dans un hôpital de Washington et elle est dans le coma. Cette situation plonge Scully dans son passé et fait remonter des souvenirs douloureux...
Au Texas, deux hommes se font exploser dans une galerie d'art. L'un survit. Il se trouve dans le coma. Mulder et Scully sont contactés par les agents Miller et Einstein pour enquêter sur ce cas. Ils pensent qu'on peut encore communiquer avec le survivant. Ils se rendent au Texas pour tenter une expérience sur l'esprit du terroriste.
L'enquête menée conjointement par Scully, Mulder et Tad O'Malley a des conséquences plus graves que prévu. Plusieurs personnes tombent gravement malades dans tous les Etats-Unis. Tandis que Scully tente d'en identifier la cause, Mulder se retrouve confronté à l'individu qu'il soupçonne d'être derrière cette affaire.