La serie è ambientata nella città costiera di Storybrooke, nel Maine, in cui gli abitanti sono in realtà personaggi di varie fiabe e altre storie che sono state trasportate in una città reale e derubate dei loro ricordi originali dalla Regina cattiva, Regina (Lana Parrilla) che ha usato una potente maledizione ottenuta da Tremotino (Robert Carlyle). Gli abitanti di Storybrooke, di cui Regina è il sindaco, vivono un'esistenza immutabile da 28 anni, ignari del fatto che non stanno invecchiando. L'unica speranza della città è nelle mani di Emma Swan (Jennifer Morrison), la figlia di Biancaneve (Ginnifer Goodwin) e del Principe azzurro (Josh Dallas), che è stata trasportata dalla Foresta Incantata al mondo reale attraverso un albero magico da bambina prima che potesse essere maledetta. In quanto tale, è l'unica in grado di rompere la maledizione e ripristinare i ricordi perduti dei cittadini. Viene aiutata dal figlio, Henry (Jared S. Gilmore), con cui si è stata recentemente riunita dopo averlo dato in adozione alla nascita, e il suo libro delle fiabe intitolato Once Upon a Time che contiene la chiave per rompere la maledizione. Henry è anche il figlio adottivo di Regina, ciò fornisce una fonte di conflitto ed interesse comune tra le due donne.

Barry Allen, un assistente di scena del crimine legale per il dipartimento di polizia di Central City, viene colpito da un fulmine durante un temporale generatosi dall'esplosione di un acceleratore di particelle dello STAR Labs. In coma per nove mesi, Barry si risveglia nello STAR Labs, sotto le cure del suo idolo scienziato, il dottor Harrison Wells, insieme ai suoi collaboratori, la dottoressa Caitlin Snow e Cisco Ramon. Barry impara rapidamente che può muoversi a velocità straordinarie, e che oltre a lui ci sono altri "metaumani" creati dall'esplosione.

Un gruppo di amici di Boston che si sente bloccato nella vita sperimenta una sveglia inaspettata dopo che uno dei loro amici muore inaspettatamente.

Due agenti federali di due diversi continenti, e due diverse mentalità, devono lavorare insieme per indagare quando i rottami di un'astronave aliena distrutta hanno effetti misteriosi sul genere umano.

Zoey è una ragazza che si ritrova d'un tratto capace di ascoltare i pensieri degli altri. Tutto parte con una risonanza magnetica, dovuta a ubi fortissimo mal di testa, che le fa temere di soffrire della stessa malattia di suo padre, una malattia neurologica degenerativa che potrebbe essere ereditaria. Nel frattempo Joey deve vedersela con le cure per il padre, ormai muto e immobile, una grande promozione al lavoro, i problemi derivanti dal rumoroso vicino Mo e una relazione interrotta con il suo unico vero amico, Max. Il suo nuovo potere porterà tutte queste situazioni a stravolgersi, ampliando le possibilità della ragazza di affrontare i problemi, di comunicare col padre e di, forse, riuscire a iniziare una seria relazione d'amore.

Abby O'Brien è una donna in carriera, divorziata e madre di due figlie gemelle, che, dopo aver visitato Chesapeake, propria città natale, è costretta a fare i conti con il passato.

Quando un aereo precipita in una regione selvaggia del Canada, l'unica superstite deve lottare contro le avversità della natura e i demoni personali per restare in vita.

Le vicende di Shaun Murphy, un giovane chirurgo autistico con la Sindrome del savant, proveniente da una cittadina nel Wyoming, Casper, dove ha vissuto un'infanzia travagliata.

In cerca di redenzione e di riduzione della pena detentiva, il giovane detenuto Bode Donovan si unisce a un programma antincendio che lo riporta nella sua piccola città natale nel nord della California, dove lui e altri detenuti lavorano insieme a vigili del fuoco d'élite per spegnere enormi incendi in tutta la regione.

Nonostante le loro personalità opposte, un P.I. che è la pecora nera della sua famiglia, accetta a malincuore di lavorare come investigatore interno per la sua prepotente madre, un avvocato di successo scosso dal recente scioglimento del suo matrimonio.

Tully e Kate s'incontrano da ragazzine a Firefly Lane e diventano due amiche inseparabili che attraversano trent'anni di alti e bassi insieme.

Arrivato sulla Terra per distruggere l'umanità, l'extraterrestre Hah Re assume l'identità del medico Harry Vanderspleigle e inizia a collaborare con la polizia locale per risolvere un caso di omicidio.