Les agents spéciaux du FBI Fox Mulder (David Duchovny) et Dana Scully (Gillian Anderson) sont les enquêteurs de dossiers classés X (Les « X-Files »), des affaires non résolues impliquant des phénomènes paranormaux. Mulder croit en l'existence des extraterrestres et au paranormal, tandis que Scully est une sceptique assignée à faire des analyses scientifiques sur les découvertes de Mulder, qui pourraient éventuellement être utilisées pour réfuter son travail et donc l’amener à réintégrer le FBI. Au cours de ces enquêtes, ils seront confrontés à des monstres, des évènements surnaturels, des conspirations et à des phénomènes ayant un lien avec les extraterrestres, présentés comme être à l'origine de l'enlèvement de la sœur de Mulder, Samantha. Au début de la la série, les deux agents deviennent des pions dans un conflit plus vaste, et sont amenés à ne faire confiance qu'à eux-mêmes. Ils développent une relation étroite qui débute par une amitié platonique, puis évolue au fil des saisons.