Trong bộ phim này, đặc vụ FBI Fox Mulder (do David Duchovny thủ vai) đam mê tìm kiếm người em gái bị mất tích của mình và đã lao vào những vụ án bí ẩn ở “X-files”, với hy vọng rằng em gái anh có thể đã bị bắt cóc bởi người ngoài hành tinh. Mulder khá cuồng tín về sự tồn tại của người ngoài hành tinh, trong khi bạn đồng nghiệp của anh, đặc vụ Dana Scully (Gillian Anderson), lúc đầu lại không mấy tin tưởng vào những điều mà Mulder nói ra. Nhưng nhờ vào các chứng cứ và những vụ án bất thường mà họ cùng nhau giải quyết, Scully đã dần thay đổi quan điểm và bắt đầu tin vào những điều khó hiểu.
Cuối cùng, khi câu chuyện tiến triển, Mulder ít xuất hiện hơn và thay vào đó là sự góp mặt của đặc vụ John Doggett (Robert Patrick). Doggett lại nghi ngờ tính hợp lý của các vụ án trong X-files cho tới khi Scully giúp anh hiểu và dần mời gọi Doggett tin vào những điều kỳ lạ trong thế giới này.
