アメリカ連邦捜査局に極秘に保管されているX-ファイルと呼ばれる未解決事件ファイル。ダナ・スカリー捜査官はFBIのとある弱小セクション、X-ファイル課に転属を命じられた。そこで彼女が出会ったのは優秀だが、オカルトに入れ込んでいる「スプーキー（変人）」と揶揄されるフォックス・モルダー捜査官だった。二人は反発しあいつつも協力して、UFOなど科学では説明の付かない数々の超常現象的な難事件解決に奮闘していく。モルダー捜査官は、幼い頃に妹サマンサを宇宙人に誘拐されており、「妹探し」がシリーズ全体を通してのテーマとなっているが、基本的には、毎回ひとつの事件に取り組むという1話完結型の展開で進む。
