Quando a investigação de Olivia a leva à manipuladora executiva de uma megacorporação chamada Massive Dynamic, "Nina Sharp", esse trio improvável, ao lado dos agentes do FBI, "Phillip Broyles", "Astrid Farnsworth" e "Charles Francis", vai descobrir que o que aconteceu com o voo 627 é apenas um pedaço de uma verdade maior e mais chocante.Por todas as partes do planeta, uma série de acontecimentos chamados de "O Padrão" (como, por exemplo, um bebê que é concebido, parido e morto de causas naturais em questão de horas) que tem razões e origens desconhecidas. "Olivia", "Peter" e "Dr. Walter" investigam esses eventos. A Massiva Dinamic, uma megacorporação, está conectada com os casos. Seu inimigo é ZFT (Zerstörung durch Fortschritte der Technologie), uma organização bioterrorista que está por trás de todos os estranhos acontecimentos, a fim de se preparar para uma guerra tecnológica destrutiva. No meio do enredo, uma droga chamada Cortexiphan foi desenvolvida por Walter e seu parceiro, "William Bell" (fundador e CEO da Massive Dynamic), com a qual Olivia e vários outras crianças foram tratadas. A primeira temporada se encerra com o encontro de Olivia e William Bell em um universo paralelo, onde, entre outras diferenças, o World Trade Center não foi destruído pelos ataques de 11 de setembro.
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Legendas:Português