De reeks draait rond FBI agente Olivia Dunham, de verwarde maar geniale professor Dr. Walter Bishop en zijn zoon Peter, die worden belast met een aantal vreemde zaken die over de hele wereld gebeuren. Zij werken samen in een divisie van de FBI die de Fringe Division heet. Je kan het dus een beetje zien als een soort X-Files. Al die bizarre gebeurtenissen zijn blijkbaar op de een of andere manier aan elkaar gelinkt: er is duidelijk ‘een patroon’ te herkennen dat als een rode draad alle zaken met elkaar verbindt. Het eerste seizoen focust zich vooral op deze bizarre gebeurtenissen, Monsters Of The Week, crazy science en hoe dit allemaal in dat ‘patroon’ samenvalt. Voorbeelden van bizarre gebeurtenissen: een baby die supersnel veroudert en binnen een paar minuten na de geboorte als oude man sterft, een bus vol passagiers die opeens volloopt met een soort barnsteen, waarin iedereen binnen een oogwenk opgesloten is en sterft, een man die uit het raam springt nadat hij aangevallen wordt door vlinders, telepathie en het delen van bewustzijn, en de mogelijkheid dat er parallele universa bestaan. Het wordt al heel gauw duidelijk dat ubercorporatie Massive Dynamic hier wat mee te maken heeft, en er zijn meer prangende vragen zoals: wat is ZFT, wie zijn de geheimzinnige Observers en hoe past Walter Bishop in dit plaatje?