Als ein Flug aus Deutschland kommend auf dem internationalen Flughafen von Boston landet, sind keine lebenden Passagiere oder Besatzungsmitglieder an Bord. Alle Leichen sind furchtbar entstellt. FBI Special Agent Olivia Dunham (Anna Torv) wird beauftragt, den Fall zu untersuchen. Gemeinsam mit ihrem Partner Special Agent John Scott (Mark Valley) sucht sie Hilfe. Diese können sie aber nur von einem Menschen bekommen: Dem klügsten Mann auf dem Planeten Dr. Walter Bishop. Doch da Dr. Bishop im Gefängnis sitzt und nur von einem Menschen besucht werden kann, seinem Sohn, überzeugt Agent Dunham Peter Bishop, ihr zu helfen. Under Agent Phillip Broyles (Lance Reddick) komplettiert das Trio.

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Ein Mann verführt die Tänzerin eines Nachtclubs in einem Motel. Kurze Zeit später schreit die Frau wie wild herum und der Mann setzt sie vor einem Krankenhaus ab, bevor er sich davonstiehlt. Die Frau ist auf mysteriöse Weise schwanger, verstirbt jedoch wenige Minuten später auf dem Operationstisch. Die Ärzte versuchen das Baby zu retten und bringen ein Geschöpf zur Welt, das innerhalb weniger Minuten an Altersschwäche stirbt. FBI-Agentin Olivia Warren soll den Fall zusammen mit Dr. Bishop und seinem Sohn Peter nachgehen. Bei der Untersuchung des Tatorts stellt sie fest, dass sie diesen schon einige Male gesehen hat. Es ist ein Fall, den sie zusammen mit Agent John Scott lösen sollte. Dies misslang ihr jedoch. Bei dem Fall ging es um einen Serienmörder, der innerhalb weniger Tage fünf junge Frauen auf bestialische Weise ermordete. Anschließend entnimmt er ihnen ein Stück vom Gehirn. Den Fall konnten Olivia und John jedoch nie lösen. Olivia wendet sich an Nina Sharp, der leitenden Geschäftsführerin von „Massive Dynamic“, und bitte um Hilfe. Dr. Bishop ist im Labor mit diversen Tests beschäftigt, während sein Sohn sich langsam beginnt daran zu gewöhnen, dass sein Vater das Labor leitet.

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Das Team untersucht einen Bus voller toter Insassen, die alle steif gefroren sind. Alle Hinweise führen Olivia zu Massive Dynamic... Zudem findet das Team einen Mann, der Visionen von „Pattern“-Zwischenfällen hatte, noch bevor diese eintraten. Dr. Bishop untersucht ihn und ihm wird dabei klar, dass er diesen Mann vor 20 Jahren als Testsubjekt für das „Ghost-Network“ ausgesucht hatte.

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Eine schreckliche Explosion erschüttert eine Baustelle in New York City. Broyles schickt das Team nach New York, um einen mysteriösen, metallischen Zylinder zu untersuchen, der an der Unglücksstelle gefunden wurde. Dieser ist völlig unversehrt und er scheint mit einer bestimmten Frequenz zu vibrieren. Dr Bishop hat eine Vorahnung um was es sich handeln könnte, möchte dies aber noch nicht mitteilen. Unterdessen spricht Olivia mit einem Bekannten, der 1987 dabei war, als man einen identischen Zylinder gefunden hat. Auf den Fotos von 1987 entdeckt sie einen mysteriös aussehenden Mann. Sie spricht mit Broyles und er informiert sie, dass dieser Mann bei vielen "Pattern"-Zwischenfällen gesichtet wurde. Er scheint nur zu beobachten und wird daher "The Observer" genannt.

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Das Team entdeckt einen Mann, mit der Fähigkeit elektrische Energie zu kontrollieren. Dieser wird jedoch von einem Wissenschaftler entführt, der Experimente mit ihm anstellt. Walter hat eine Idee und mit Hilfe einiger Tauben können sie den Mann ausfindig machen. In der Zwischenzeit hat Olivia einige Visionen von John Scott. Diese sind höchstwahrscheinlich eine Nebenwirkung des Zwischenfalls in Episode 1. Durch diese Visionen findet Olivia ein geheimes Versteck, in dem John Scott viele Informationen zu Pattern-Fällen gesammelt hat.

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Eine Woche nach ihrer Entführung, taucht eine Frau mit einer seltenen Krankheit wieder auf. Sie ist verwirrt und findet sich kurze Zeit später in einem Imbiss wieder. Auf unerklärliche Weise tötet sie alle Gäste im Imbiss und auch sich selbst. Als das Team am Unglücksort ermittelt, stößt es auf eine hohe radioaktive Strahlung. Kurz darauf finden sie heraus, dass eine weitere Frau mit dieser seltenen Krankheit ebenfalls entführt wurde. Olivia spricht mit dem Arzt, der beide Frauen behandelt hat. Dieser verrät ihr, dass David Esterbrook, der CEO einer Konkurrenzfirma von Massive Dynamic, hinter den Entführungen steckt. Peter macht einen Deal mit Nina Sharp, die ihm schließlich verrät, wo sich das zweite Opfer befindet. Kann das Team die Frau finden, bevor auch sie sich in eine radioaktive Bombe verwandelt?

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Agent Mitchell Loeb, ein Freund von Broyles, bricht nach einem Auftrag zusammen. Sein Herz wird von einem mysteriösen Parasiten umgeben, der sich langsam in seinem ganzen Körper ausbreitet. Um eine Heilmethode zu finden, fliegt Olivia nach Frankfurt, um mit einem Gefangenen zu sprechen. Doch der Gefangene möchte mit seinem Kollegen sprechen, der kurz davor bei einer Razzia getötet wurde. Aber Walter hat eine Idee, wie sie trotzdem an die Information des Toten gelangen können...

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Ein musikalisch begabter Junge wird entführt, während sein Vater von einer Kobination aus grün und rot Aufblitzenden Lichtern hypnotisiert wird. Bei früheren, ähnlichen Fällen wurden Genies entführt, welche an einer unvollendeten Gleichung arbeiteten. Um herauszufinden, wo sich der Junge befindet, ermutigt Olivia Walter, dass er einen alten Kameraden besuchen soll, der unter ähnlichen Umständen entführt wurde. Doch dieser befindet sich im St. Claire's Hospital, in welchem Walter viele Jahre gefangen war. Obwohl Walter vom Leiter der Anstalt festgehalten wird, gelingt es ihm, ein paar Informationen von seinem Kameraden zu beschaffen. Nachdem sie Walter wieder befreit haben, machen sich Olivia und Peter auf den Weg, um den Jungen zu retten. Der Junge kann gerettet werden, aber der Entführer entkommt mit der vollendeten Formel. Mit ihrer Hilfe kalibriert Mitchell Loeb einen Frequenzgenerator so, dass er durch feste Materie gelangen kann.

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Ein Angestellter von Massive Dynamic denkt, dass er von Schmetterlingen angegriffen wird und springt aus dem Fenster um ihnen zu entkommen. Das Team wird mit der Untersuchung des Vorfalls beauftragt. Olivias Verbindung zu John Scott führt sie zu der Lösung des Falls. Doch sie hat von John Scott die Nase voll und möchte ihn wieder aus ihren Gedanken los werden. Daher begibt sie sich in den Tank und hofft, dass Walter ihr helfen kann. Das Team stößt auf die Spur eines möglichen Verdächtigen, der behauptet, Massive Dynamic sei der Auslöser aller Pattern-Fälle. In der Zwischenzeit finden Peters Feinde aus seiner Vergangenheit heraus, dass er zurück in Boston ist.

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Das Team wird zu einem Bankraub gerufen, bei dem der Körper eines Diebes in der Mauer eingeklemmt ist. Er ist ein Mitglied von Mitchell Loebs Team, welches Bankschließfächer in verschiedenen Banken ausraubt. Sie verwenden dazu die in Episode 8 erlangte Technologie. In diesen Schließfächern hat Walter vor 23 Jahren ein Teleportations-Gerät versteckt. Mitchell Loeb hat das Gerät erfolgreich beschafft und benutzt es, um David Robert Jones aus dem Gefängnis in Deutschland zu befreien. Währenddessen wird Olivia von Mitchell Loebs Leuten gefangen genommen.

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Nachdem Olivia einen seltsamen medizinischen Eingriff durchmachen musste, kann sie ihren Entführern entkommen. Zusammen mit Walter und Peter ermittelt sie in dem mysteriösen Todesfall eines Epidemiologen, der von einem riesigen Virus in seinem Körper ermordet wurde. Schließlich findet Olivia eine Spur, die Mitchell Loeb mit ihrer Entführung und dem Mord in Verbindung bringt. Das Team kann ihn ergreifen und gefangen nehmen. Wird er etwas verraten? In der Zwischenzeit führt Sanford Harris, ein Berater von Homeland Security, eine Überprüfung der Fringe-Abteilung durch. Zu allem Überfluss taucht auch noch Olivias Schwester Rachel auf.

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Olivia, Peter und Walter untersuchen einige Todesfälle, bei denen das Gehirn der Opfer verflüssigt wurde, nachdem sie ein Video auf ihrem Computer angeschaut hatten. Alle Opfer stehen in Verbindung zu einem Programmierer, der seinen Job verloren hat. Schließlich wird das Video zu Olivia's Laptop geschickt und ermordet fast ihre Nichte Ella. Um den mutmaßlicher Täter einzufangen, setzt sich Olivia über Agent Harris Anweisungen hinweg. In der Zwischenzeit bekommt Walter unverhofften Besuch aus seiner Vergangenheit...

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Ein Flugzeug stürzt ab, nachdem sich ein Passagier zu einem Monster verwandelt hat. Das Team hält es für möglich, dass Bio-Waffen geschmuggelt werden und John Scott mit dem Fall verbunden ist. Zudem finden sie im Körper des Passagiers und seines Komplizen jeweils eine kristalline Disc. Während Olivia dem Waffendealer auf die Spur kommt und den Fall löst, findet sie heraus, dass John Scott undercover für die NSA arbeitete und sein Körper von Massive Dynamic aufbewahrt wird.

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Olivia erfährt, dass David Robert Jones vor zwei Wochen aus dem deutschen Gefängnis geflohen ist. Dabei wurde das von Walter entwickelte Teleportiergerät benutzt. Währenddessen leidet Jones an den Nebeneffekten der Teleportation. In der Zwischenzeit erstickt ein Zeitungsverkäufer, nachdem alle seine Körperöffnungen zugewachsen sind. Jones ergibt sich dem FBI und will nur mit Olivia reden. Sie soll einen Test bestehen, ansonsten geht in 16 Stunden eine Bombe hoch. Durch reine Willenskraft soll Olivia einige Lämpchen in einer Kiste ausschalten, doch sie kooperiert nicht. Das Team entdeckt ein unveröffentlichtes Manuskript mit dem deutschen Titel "Zerstörung durch Fortschritt und Technologie", kurz ZFT. Es scheint eine Art Bibel für Jones zu sein. Als die Bombe kurz vor der Explosion ist, muss Olivia sie entschärfen, indem sie - wie bei dem Test - Lämpchen nur durch ihre Gedanken ausschaltet. Diesesmal strengt sie sich an und schafft die Bombe zu entschärfen. Sie findet heraus, dass ihr als kleines Kind eine Substanz verabreicht wurde, die von Massive Dynamic stammt. Unterdessen verschwindet Jones aus dem Krankenhaus, man findet nur ein riesiges Loch in der Wand. Am Ende der Episode findet Walter heraus, dass das ZFT auf seiner Schreibmaschine geschrieben wurde.

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In einem unterirdischen Bau wird ein rätselhaftes Kind gefunden, welches total verstört ist und nicht reden kann. Während das Team den Fall untersucht, scheint das Kind eine Verbindung mit Olivia aufzubauen. Unterdessen treibt ein bizarrer Serienmörder sein Unwesen und stellt seine Opfer in der Öffentlichkeit aus. Das Kind kann die Gefühle des Serienkillers empfangen und führt Olivia auf seine Spur. Nachdem sie den Killer gefasst haben, bringt Olivia den Jungen in einer Pflegefamilie unter, um ihn vor dem CIA zu verstecken.

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Als ein paar Tierschützer eine Versuchsanstalt für Tierversuche durchstöbern, lassen sie aus Versehen ein von Menschenhand gezüchtetes Hybrid-Wesen frei. Die Kreatur hinterlässt eine Spur von fürchterlich verstümmelten Körpern hinter sich. Walter befürchtet, dass seine frühere Arbeit geholfen hat, die Kreatur zu erzeugen. In manche Körper injiziert das Wesen sogar Larven. Auch Charlie wird nach einem Angriff von den Larven befallen. Das Team muss die Kreatur schnellstmöglich aufspüren und eine Blutprobe nehmen, um Charlie noch das Leben retten zu können...

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Olivia träumt wie sie selbst einige Leute ermordet. Das Team findet heraus, dass die Leute von denen Olivia geträumt hat, wirklich gestorben sind. Allerdings scheint es sich um Selbstmorde zu handeln, da keine Hinweise auf einen Täter schließen lassen. Schließlich findet das Team heraus, dass ein Mann in Zusammenhang mit den Morden steht. Nick Lane wurde als Kind - ebenso wie Olivia - mit Cortexiphan behandelt. Er überträgt unabsichtlich seine Emotionen auf andere Leute, die sich daraufhin selbst umbringen. Kann Olivia Nick finden und rechtzeitig stoppen? Am Ende schaut Walter ein altes Video von Olivia als Kind...

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Das Team untersucht seltsame Mordfälle, bei denen die Rückenmarksflüssigkeit der Opfer entnommen wurde. Eine Spur führt sie zu dem Wissenschaftler Nicholas Boone, welcher ein Mitglied der Terroristenorganisation ZFT ist. Er verrät, dass seine Frau Valerie mit einem Virus infiziert wurde und sie deswegen die Rückenmarksflüssigkeit ihrer Opfer benötigt. Während Olivia und Peter Valerie suchen, bemühen sich Walter und Boone ein Gegenmittel herzustellen. Als Valerie erfolgreich geheilt werden kann, verrät Boone alles, was er über ZFT weiß.

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Das Team untersucht einen Fall, bei dem eine Frau mitten auf der Straße verbrannt ist. Wie sich herausstellt war sie eine Probandin eines Experiments von ZFT. Olivia erlebt immer wieder Visionen, die auf ein zweites Opfer hindeuten. Walter deutet an, dass ihre Visionen eventuell aus einem Parallel-Universum stammen könnten. Mit den Informationen aus ihren Visionen kann Olivia die Zwillingsschwester des Opfers ausfindig machen, doch diese wurde kurz vorher von ZFT entführt. Glücklicherweise entdeckt das Team, dass Agent Harris in die Sache verwickelt ist. Sie folgen ihm zu einem Lagerhaus, in dem die entführte Frau festgehalten wird. Olivia findet heraus, dass beide Frauen während ihrer Kindheit mit der gleichen Droge behandelt wurden wie sie. Sie stellt Walter zur Rede. In der Zwischenzeit teilt Nina Broyles mit, dass der Observer in den letzten Stunden sehr oft gesehen wurde...

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Nina Sharp erholt sich nach dem Überfall auf sie wieder und teilt dem Team mit, dass die Energiezelle ihres künstlichen Arms gestohlen wurde. David Robert Jones möchte diese nutzen, um in ein Paralleluniversum zu gelangen und so William Bell gegenüberzutreten. In der Zwischenzeit findet Peter seinen Vater Walter in ihrem alten Ferienhaus. Er erzählt Peter, dass er früher etwas sehr Wichtiges verloren und aus einer parallelen Realität wiederbeschafft hat. Zusätzlich hat er ein Gerät entwickelt, mit dem es möglich ist die Übergänge in ein Paralleluniversum zu schließen. Dieses befindet sich irgendwo im Haus. Olivia, Peter und Walter können David Robert Jones gerade noch rechtzeitig aufhalten, bevor er in die andere Realität übertreten kann. Am Ende der Episode sieht man Walter vor einem Grabstein stehen und Olivia trifft sich mit William Bell...

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