La serie è ambientata 1300 anni dopo gli eventi di "Dragon Trainer", in un'era moderna nella quale i draghi sono ormai solo una leggenda, almeno finché un'anomalia geologica apre un immenso e profondissimo crepaccio sulla superficie terrestre. Gli scienziati di tutto il mondo si riuniscono per studiare il fenomeno misterioso, mentre un gruppo di ragazzi giunti sul luogo insieme ai genitori scopre la verità sulle leggendarie creature e sul luogo in cui erano rimaste nascoste. Un segreto che dovranno tenere per sé, per proteggere la loro scoperta.

La Divisione Fringe si occupa di indagare su una serie di eventi inspiegabili, noti come Eventi Fringe, che si stanno verificando in varie parti del mondo. Ne fanno parte lo scienziato Walter Bishop, suo figlio Peter e l'agente dell'FBI Oli via Dunham.