Sydney Bristow est à la fois étudiante et agent pour le compte d'une branche secrète de la CIA, le SD-6. Personne,pas même ses deux meilleurs amis Francie et Will ne sont au courant de sa double vie,mais lorsque Danny la demande en mariage, elle décide de lui réveler son secret.Malheureusement,quand le SD-6 apprend que Danny sait la vérité,ils le font assassiner.Le père de Sydney,Jack Bristow,lui aussi membre du SD-6, l'aide à échapper à des tueurs et lui apprend que le SD-6 n'appartient pas à la CIA mais à une organisation secrète: l'alliance des 12. Décidée à détruire le SD-6, elle se rend à la CIA pour tt leur dire et devient leur agent double.

Sydeny est maintenant agent double pour le compte de la CIA et son agent de liaison est l'agent vaughn. Sloane, le chef du SD-6, l'envoie elle et son partenaire Dixon en mission à Moscou : ils sont chargés de récupérer des fichiers volés contenant des information sur des arsenaux nucléaires sovietico-américains.Ceux-ci apprennent à Sloane qu'une bombe nucléaire datant de la guerre froide est cachée quelque part aux USA, Sydney est chargée de la retrouver. Vaughn l'informe ensuite que le SD-6 a vendu la bombe à un trafiquant du nom de Ineni Hassan.la CIA la charge de la retrouver et de la détruire ...

La vie de Sydney est en danger quand elle doit aller à Madrid, retrouver un parchemin de 500 ans avec une série de chiffres et rencontre l'agent du K-D, Anna Espinosa. Pendant ce temps, Will cherche la cause de la mort de Danny et découvre une anomalie très étrange.

Sydney et Dixon vont dans une dangereuse affaire pour protéger un membre de l'OMC. Francie confronte Charlie à propos de son rendez-vous amoureux avec une autre femme et Will continue de chercher la vérité sur le meurtre de Danny.

Le statut d'agent double de Sydney est découvert après avoir enlevé un ingénieur en biotechnologie dans le SD-6 pendant sa mission à Berlin. Will rencontre une femme qui confesse que Danny avait une relation avec elle un peu avant sa mort et Vaughn informe Sydney que son père pourrait travailler avec une troisième agence.

Sydney va incognito dans un hôpital psychiatrique pour avoir des informations de la part de Shepard, un homme qui a été programmé pour être un tueur endormi. Pendant ce temps, Sydney commence à être convaincue que son père est responsable de la mort de sa mère 20 ans plus tôt. Will découvre la véritable identité de la femme qui affirme avoir eu une relation avec Danny et Francie découvre que son mari n'a aucune relation avec une autre femme. Marshall découvre lui, que le virus implanté dans les ordinateurs du SD-6 a été envoyé par la CIA.

En aidant Shepard à sortir de son asile à Bucarest, Sydney découvre la choquante connection qu'il a avec son passé. Pendant ce temps après avoir traqué le virus de la CIA, Sloane est confronté au représentant de l'Alliance, Alain Christophe qui suggère que une ou plusieurs taupes auraient infiltré le SD-6. Will continue d'enquêter sur la femme qui affirme avoir été la maîtresse de Danny et Sydney découvre la vérité sur l'implication de son père dans la mort de sa mère 20 ans avant.

Sydney se rend vite compte qu?un agent du SD-6 la suit. Son père Jack Bristow trouve cela inhabituel. Elle est envoyé par le SD-6 chercher avec Dixon des manuscrits de Rambaldi. Tandis qu?elle récupère les documents dans un tunnel, Dixon resté à l?extérieur est blessé lors d?un combat.

Sydney sort du tunnel et trouve Dixon sérieusement blessé. En dernier ressort, elle appelle la CIA pour obtenir de l'aide. L'agence envoie un hélicoptère afin de transporter Dixon. Dixon étant toujours à l'hôpital, Sydney part seule en Italie. Elle doit récupérer le n° de compte d'un businessman égyptien véreux à partir de l'ordinateur de Gérace, un milliardaire tout aussi douteux. Vaughn révèle à Sydney que le SD-6 veut prouver à travers cette mission qu'elle est une taupe de la CIA. De son côté, Will poursuit son enquête sur la mort de Danny.

Après sa capture, Sydney, qui a été démasquée, se réveille dans une cellule délabrée du SD-6. Elle est conduite dans une salle de torture mais au dernier moment, l'interrogatoire qu'elle doit subir est annulé. Russek, qui est dans la ligne de mire du SD-6, n'a pas autant de chance qu?elle : il est torturé avant d'être executé. Sydney, heureuse d'être en vie, fait le récit de son évasion à Vaughn.

Sydney est envoyée à la Havane pour sortir son père des griffes de Hassan, un trafiquant d'arme bien connu de Sydney. Le père et la fille sortent victorieux de cette délicate mission et apprennent à mieux se connaître. Mais Vaughn détruit la faible confiance que Sydney porte à son père en lui annonçant qu'autrefois Jack travaillait pour le KGB et qu'il serait responsable des meurtres d'une vingtaines d'agents de la CIA, dont le propre père de Vaughn.

Des hommes armés prennent le commandement du SD-6. Cole McKenas est à leur tête, il prend sa revanche sur son ex-patron Sloane. Sydney et Jack s'allient pour sauver leurs collègues. De son côté, la CIA s'interroge sur les relations entre Vaughn et Sydney ...

Cole, le mercenaire qui a pris en otage les membres du SD-6, recherche un flacon qui a un rapport avec Rambaldi. Il soumet Sloane à un interrogatoire musclé. Dixon parvient à envoyer discrètement un mail pour alerter la CIA. Vaughn, qui n'est plus l'agent traitant de Sydney, fait tout pour qu'une intervention soit déclenchée, mais ses supérieurs sont sceptiques. Pour en avoir le coeur net, il se rend seul au SD-6 et aperçoit une étrange camionnette garée au sous-sol ...

Après l'assaut sur SD-6 par une organisation secrète, Sydney découvre que le clan rival FTL a été attaqué et son leader exécuté exactement à la même date. Sloane, lui explique que ce groupe mystérieux a contacté K-Directorate, leur proposant de partager l'information. L'objectif de SD-6 est de déterminer le moment et l'endroit du rendez-vous entre ce groupe mystérieux et K-Directorate ...

Alors que les balles sifflent autour d'elle, Sydney réussit à se cacher dans l'immeuble le plus proche et échappe de justesse à ses poursuivants avec l'aide de Dixon. Elle retourne au SD-6 avec la vidéo de la rencontre entre le mystérieux Mr Sark et K-Directorate et en donne une copie à Vaugh ...

Un espion du Département de Recherche Spéciale mène l'enquête sur les liens personnels de Sydney avec le réseau Rambaldi. Au même moment, au Brésil, Sydney, poursuivie par des hommes armés, tente de sauver sa peau. Elle arrive au sommet d'une falaise et saute, sauvée par son parachute ...

Dissimulée sous sa perruque, Sydney se cache derrière les roues d'une grosse voiture américaine, tentant d'échapper à une escouade de policiers... Où va-t-elle ? D'où s'est elle échappée ? La cavale se termine sur un quai d'embarquement, n'ayant pas d'autre issue, elle appuie son pied sur l'accélérateur et plonge avec sa voiture dans l'eau ...

Suite à son échappée sous-marine, Sydney s'est rendue au Mont Subasio en Italie, elle escalade les montagnes, prouvant de cette façon qu'elle n'est pas au coeur de la prophétie Rambaldi. Arrivée en haut, elle appelle la CIA via son téléphone-satellite ...

En sécurité dans la maison de garde champêtre de la forêt d'Arkhangels, Sydney dort tout contre Noah. Cet instant de bonheur est interrompu quand les soldats de Khasinau prennent d'assaut la maison. Sydney et Noah parviennent à s'échapper par un passage secret ...

Pour attraper Khasinau et se rapprocher ainsi de sa mère, Sydney épaulée par Vaughn, met en place une transaction secrète avec un représentant du réseau Rambaldi : Mr Sark. Mais le secret de Sydney risque d'être compromis par un agent SD-6, envoyé pour empêcher la négociation ...

Dixon a compromis l'échange des diamants contre l'ampoule. Afin de répliquer, Vaughn lance une grenade dans la cour. Sydney tente de s'échapper et se blesse à l'épaule en se battant avec son coéquipier ...

Will battu brutalement et évanoui, est traîné jusque dans une réserve sombre, où Mr Sark lui pose quelques questions à propos de «La circonférence», mais celui-ci reste sans réponse ... Un horrible interrogateur de Taiwan «costume et lunettes» qui avait torturé Sydney quelques mois plus tôt pénètre dans la pièce équipé d'une panoplie d'armes effrayante. Sydney reçoit un appel de Sark pour organiser le transfert de son ami en échange de l'ampoule de solution et de la page Rambaldi qui avait été volée à Paris. L'échange doit avoir lieu à Taipei dans 24 heures ...

Sydney récapitule sa mission la plus récente à un psychiatre de la CIA : attachée à une chaise quelque part dans Taipei, Khasinau lui présente son supérieur : Irina Derevko. Celle-ci n'est autre que la mère de Sydney qu'elle croyait morte ...

Sous la surveillance de l'assistant du Directeur Kendall, Irina est conduite enchaînée dans une cellule d'une prison secrète de la CIA. Jack doute de la sincérité d'Irina envers Sydney. De son côté, Sydney confie à Vaughn qu'elle soupçonne Sloane d'avoir tué sa femme ...

Sydney apprend que la caméra qu'elle a volée est seulement un prototype, la vraie caméra est sur le point d'être lancée dans l'espace à partir d'un site au Sri Lanka dans 72 heures. Cette caméra permet de voir sous la croûte terrestre ...

Alors que Sydney nage entre deux eaux, elle prend l'arme d'un collègue noyé et tire à travers la glace. Dixon l'aide à se hisser dehors. Dans les bureaux du SD-6, Sydney dit à Sloane que Sark s'est enfui avec la boîte à musique qui était rouillée de toute façon. Sloane se demande pourquoi Rambaldi a placé l'objet dans la glace ...

Sydney informe les membres de la CIA que Jack l'a sauvée du piège tendu par sa mère Irina. Le SD6 est à présent sur les traces d'une nouvelle arme ...

Sloane informe Sydney que Richter a été infecté par le virus d'ebola que Sark a mis au point. Jack laisse entendre à Sydney que bien qu'il lui ait fait passer les tests, enfant, il n'a jamais voulu la forcer à devenir une espionne. Le procès d'Irina approche ...

Vaughn enveloppe ses ongles en sang et se dirige vers la cellule d'Irina. Elle le remercie d'avoir prouvé l'engagement de Jack à Madagascar. Vaughn admets qu'il est malade et demande à Irina ce que Khasinau a appris de son expérience sur les gens exposés à la «balle rouge» ...

Sydney dit à Sark que s'il la dénonce, elle fera de même. Sark essaye de la rassurer, lui disant qu'il doit aussi se taire pour sa propre sécurité. Plus tard, Sydney, inquiète, demande à Irina si elle a dit à Sark qu'elle était un agent double. Irina lui assure qu'elle a su se taire mais que cela ne veut pas dire qu'elle n'est pas en danger ...

Sydney dit à Sark que s'il la dénonce, elle fera de même. Sark essaye de la rassurer, lui disant qu'il doit aussi se taire pour sa propre sécurité. Plus tard, Sydney, inquiète, demande à Irina si elle a dit à Sark qu'elle était un agent double. Irina lui assure qu'elle a su se taire mais que cela ne veut pas dire qu'elle n'est pas en danger ...

Sydney dit à Will que Delvin approuverait qu'il fasse des recherches, s'il surmonte un test d'évaluation psychologique. Francie entre dans leur conversation et leur demande pourquoi il y a tant de secrets entre eux. Plus tard, Irina essaye d'expliquer à Syd pourquoi elle a travaillé avec le KGB, et lui dit qu'elle a été folle d'abandonner sa fille ...

Sydney révèle sa mission sur le système Echelon à Will et croit que Marshall est en sécurité avec la CIA. Marshall est en fait en train d'être torturé par Suit et Glasses, qui demande à savoir où le système Echelon est localisé. Terrorisé par la mort, Marshall accepte plus tard d'utiliser sa mémoire photographique pour réécrire le code d'Echelon ...

Jack est attaqué lors sa rencontre avec un contact dans un sombre cinéma. Alors qu'il prend la fuite, Sydney arrive et le secours. Il lui explique que l'Alliance est après lui parce qu'elle le suspecte d'avoir extorqué 100 millions de dollars à Sloane. Sydney est déçue qu'il ne lui ai pas dit avant. De retour à la CIA, Jack explique à Sydney le scénario du chantage qui va impliquer Sloane et Emily ...

Dans un confortable 747, Sydney joue les call-girls pour un homme. Elle se rapproche de lui et l'oblige à lui révéler l'endroit où se trouve le serveur 47. Ayant eu l'info, elle le frappe et court télécharger les données du terminal. Avant de partir, elle doit maîtriser un garde. Mais le type de tout à l'heure braque une arme sur elle ...

L'agent de la CIA, Jim Lennox est au lit avec sa partenaire, Emma Wallace. Elle lui propose de retourner aux Iles Fidji. Après avoir donner son accord, il va prendre une douche. Emma tape un e-mail : Mission Avortée. Lennox est un ? ... Lennox l'assomme avant qu'elle ait le temps de finir le message. Il appelle Sloane pour lui dire qu'il a été démasqué ...

Sydney et Vaughn se réveillent dans les bras l'un de l'autre. Syd l'informe qu'elle souhaite quitter la CIA et changer de vie. Kendall, son supérieur hiérarchique, ne veut pas la laisser partir et l'informe que si elle décide de quitter l'agence elle ne pourrait plus voir sa mère. Sark kidnappe Caplan, un brillant mathématicien, pour le compte de Sloane, pour qu'il l'aide à décrypter un manuscrit de Rambaldi ...

Sydney et Sloane partent de la banque pendant que Vaughn désarme la bombe dans le sous-sol de la banque. Sloane parvient une de fois de plus à échapper à la CIA. Vaughn et Sydney découvrent que son appartement est sous écoute. Marshall les informe qu'il a fabriqué ce matériel d'écoutes alors qu'il était encore au SD-6. Sloane est à la recherche d'une nouvelle arme destructrice de grande envergure ...

Un ascenseur tombe de 40 étages tuant ses trois occupants. Sark récupère sur l'un d'entre eux, Karpachev, une clef dans son portefeuille. Irina dit a Jack que Karpachev avait un manuscrit de Rambaldi dans son coffre. Sydney apprend qu'une enquête est ouverte sur Vaughn car il est soupçonné de travailler pour l'ennemi ...

Tandis que Vaughn est mis hors jeu en raison de l'enquête dont il fait l'objet, Sydney apprend que sa mère a trahi la CIA en volant le manuscrit de Rambaldi et rejoignant Sloane. Irian et Sloane doivent être retrouvé et Jack est officiellement nommé pour diriger la mission ...

Dixon s'excuse auprès de Sydney pour avoir tiré sur Emily et l'informe qu'il a demandé à être réévalué. Avide de vengeance, Sloane, en a oublié sa quête Rambaldi et dit à Irina qu'il veut à tout prix connaître l'assassin de sa femme ...

Aux funérailles de Diane, Vaughn observe un Dixon affligé avalant secrètement des pilules. Plus tard, il dit à Sydney que Dixon est sous calmants et devrait prendre un peu de repos avant de retourner travailler. Sark suggère que Sloane se rende à Panama City. Bouleversé, Sloane refuse et lui donne un numéro à appeler pour obtenir ce dont il a besoin pendant l'absence d'Irina. Sloane réalise que tuer Diane ne le console pas pour autant de la mort de son épouse. Il continue de baisser les bras et passe les rênes à Sark ...

Francine dit à Sark que la CIA pense que Will a été démasqué. Irina, mise au courant par Sark, refuse de permettre à Francine de tuer Will mais soutient son plan afin de le sortir des griffes de la CIA. Sydney refuse de croire que son ami Will est un agent double et décide de tout faire pour prouver son innocence ...

Irina envoie à Sydney l'ADN du double. Ce qui permet de laver Will de tout soupçon. Sloane, ayant réussi à voler les 24 pièces de Rambaldi appartenant à la CIA, s'apprête à construire grâce aux 47 pièces «l'arme» qui pourrait changer le monde comme le prédisait Rambaldi ...

Alors qu'il s'apprêtait à faire une importante révélation à la femme de sa vie, Vaughn et Sydney ont un accident de voiture. Lorsqu'elle reprend connaissance, Sydney réalise que des inconnus sont sur le point d'enlever Vaughn. Redoutant le sort qui lui est réservé, elle parvient à s'échapper mais ne peut les empêcher d'embarquer son fiancé pour une destination inconnue. Une fois en sécurité, la jeune femme est interrogée par un certain Gordon Dean du Département des Enquêtes Spéciales. Celui-ci mène une enquête sur l'agent Vaughn, soupçonné d'être un agent double ...

Sydney retrouve la trace de Renée Rienne, infiltrée dans un bar de Londres. Enceinte, la jeune espionne lui propose de travailler ensemble pour retrouver les hommes qui ont commandité l'assassinat de Vaughn ... Jack met ses agents sur une nouvelle piste menant à Ivan Curtis, l'homme qui a tué Vaughn. Et il doit également recruter un nouvel agent pour combler la place laissée vacante par Vaughn ...

Des fioles contenant un neurotoxique appelé Substance 33 ont été dérobées dans un centre de recherche à Istanbul. Cet acte aurait bien pu être commandité par Gordon Dean, un ancien de la CIA devenu indépendant. Marshall pense qu'un hacker a aidé le voleur à pirater le système de sécurité. Pour mieux localiser l'ordinateur, il doit se rendre à Prague d'où vient la source du signal. Sydney est obligée de faire équipe avec Thomas Grace, le nouvel agent ... Pendant ce temps, Dixon doit accompagner Sloane qui a obtenu une permission de sortie de 72 heures pour rencontrer un contact susceptible de l'aider à trouver un traitement qui sauverait Nadia ...

En garde à vue chez APO, Rachel note les renseignements qui peuvent être utiles pour mettre fin aux agissements de Gordon Dean. Ce dernier s'organise de son côté pour faire disparaître les traces. Tous ses comptes ont été transférés vers un compte de secours aux îles Caïmans. Rachel peut aider les agents d'APO à saisir la totalité de l'argent ... Pendant ce temps, Sloane comparaît devant le Ministère de la justice qui doit statuer sur son sort ...

Libéré de prison, Sloane demande à être réintégrer chez APO. Il espère ainsi utiliser les ressources de la CIA pour trouver un remède pour sauver Nadia ... Renée Rienne s'est introduit dans un entrepôt militaire afin de se procurer un stimulant expérimental capable de ressusciter les blessés graves. APO pense que la jeune femme a volé le corps il y a un mois au labo. Sydney décide de la rencontrer pour connaître ses intentions ...

Surveillée par Gordon Dean, la famille de Rachel Gibson est en danger. APO décide de lui faire bénéficier du programme de protection des témoins ... Sloane ayant réintégré APO, Gordon lui demande d'utiliser les moyens de l'agence pour retrouver Janos Vark, un concepteur d'armes. Sachant que Gordon traque Vak depuis 6 mois, Sloane convainc sans mal Jack que s'ils le retrouvent les premiers, ils pourraient l'utiliser comme appât pour attraper Gordon ...

Avec l'aide de Renée, Sydney double Gordon Dean en se procurant un carte d'accès qu'il convoitait ... Selon le médecin, il n'y aucune chance que l'état de Nadia s'améliore. Alors que Sloane commence à perdre espoir, Dean le contacte et lui demander de récupérer la carte pour lui ...

Quelques transmissions interceptées portent à croire que les britanniques sont en train de se porter acquéreurs d'une Bombe à Micro-Impulsions, capable de faire entrer en combustion spontanée les personnes dans les alentours. Accompagné de Sydney, Jack se rend en Angleterre pour rencontrer son contact du MI-6. Il lui faut savoir si le MI-6 est derrière les événements survenus en Sibérie ...

L'APO est alertée. Un service de stockage de données sensibles a été attaqué par un membre de Prophète 5, et toutes les informations concernant Vaughn ont été dérobées. Sydney prend contact avec Renée Rienne pour savoir si elle a une idée de ce qu'ils recherchent ...

Prisonnière sur un cargo en pleine mer, Sydney tente d'échapper à ses poursuivants. Elle parvient in extremis à envoyer un appel au secours par radio. Transmission que Marshall intercepte sans mal. Mais le message, situé sur un serveur chez Langley, a été endommagé. Ce qui signifie qu'une taupe se cache au siège de la CIA. Le seul moyen pour APO - de récupérer le message et ainsi tenter de localiser Sydney sans alerter le traître - est de pénétrer par effraction au siège de la CIA ...

Suite à la trahison d'un dirigeant de la CIA, l'APO est surveillée de prêt par Devlin. Jack et son équipe doivent donc prendre certaines décisions discrètement.

Sydney passe un examen à l'hôpital, qui lui rèvele que son bébé et elle-même sont en bonne santé, et même que l'opération qu'elle a subi dans le cargo leur a permis d'aller bien. Le convoi qui doit transferer Davenport est intercepté, et celui ci est exécuté par Irina Derevko, après qu'elle se soit assurée de ce qui avait été transmis à Jack. Celle-ci rejoint Sydney à son domicile pour avoir une nouvelle chance de trouver l'Horizon, mais cette fois-ci en passant pour la maman attentionnée. Sydney, Jack et Irina partent en mission pour chercher l'Horizon mais Irina les trahit, et envoie Kelly Peyton sur leurs traces. Jack part s'occuper de Peyton, alors que Sidney tient sa mère ne joue. À son retour, Jack trouve sa fille sur le point d'accoucher. Aidée de ses parents, elle donne naissance à sa fille dans un immeuble abandonné. Irina en profite pour disparaître avec l'Horizon.

Kelly Peyton engage Anna Espinosa, qu'elle aide à s'évader de sa prison.

Toutes deux s'attaquent à Will Tippin, pourtant sous le programme de protection des témoins. Jack et Sloane en informent Sydney, qui décide de mettre fin à son congé de maternité pour retrouver son ami le plus vite possible. Ce qu'elle ignore, c'est que l'enlèvement de Will n'est qu'un appât pour cacher une opération très spéciale.

Sloane obtient enfin l'antidote qui peut sauver Nadia, mais il se retrouve devant un dilemme : il peut la tuer en cherchant à la sauver ... Cependant, Jack a des doutes concernant la provenance de cet antidote et par conséquent, des agissements de Sloane.

Sydney doit poursuivre Anna qui sait désormais où se cache Vaughn. Il est en route pour en savoir plus sur la puce que Renée détenait dans son corps. Quant à Sloane, il voit des morts, et plus précisément Nadia, qui le hante alors qu'il travaille pour Prophet 5.

Sydney doit se faire passer pour Anna, afin d'en savoir plus sur les plans de Sloane et sur Prophet 5. Elle est donc ensuite obligée de travailler avec Sark, pour récupérer le dernier objet de Rambaldi dont Sloane a besoin pour achever son plan machiavélique.

Rachel et Marshall sont capturés par Sloane afin qu'ils l'aident à trouver un endroit précis, nécessaire au plan final de Rambaldi. Etant donné l'absence de Marshall, c'est sa femme Carrie qui prend le relais et va aider l'APO à retrouver les deux agents manquants.

L'APO est détruit et tous les membres de Prophet 5 ont été assassinés. Sloane court toujours, plus dangereux que jamais. Réfugiés à Sienne, Vaughn et Sydney élaborent un plan pour le stopper définitivement. Ils kidnappent Peyton pour obtenir des informations sur ses projets. Mais Sloane, toujours à la poursuite du secret de Rambaldi, découvre son tombeau en Mongolie et peut enfin enclencher la phase finale de son plan diabolique.