Sydney Bristow es una agente que trabaja encubierta para la CIA , a quien se le es encargada una misión, la de desenmascarar una organización criminal la SD-6 que apariencia dice ser un área anexa a la CIA, para ello actuará como agente doble. En plenas investigaciones descubre que su padre es un agente al igual que ella. Otro agente doble y encubierto es Jack Bristow (Victor Garber), con quien ella deberá trabajar y descubrir sus secretos, que muchas veces la involucran. La trama se centra en descubrir una serie de artilurgios y y profecías que muchos gobiernos y grupos terroristas internacionales quieren conseguir, que fueron dejadas por Rambaldi, un arquitecto, profeta y hombre de ciencia del siglo XV.