Eine geheime Welt von Kreaturen, bekannt als Abnormale, lebt verborgen unter den Menschen. Einige sind gefährlich, die meisten jedoch sind friedlich und werden nur gewalttätig, wenn sie von einer eindringenden Welt bedroht werden. Die schöne und rätselhafte Dr. Helen Magnus, eine 157-jährige englische Wissenschaftlerin, hat ihr Leben der Verfolgung dieser Wesen gewidmet, indem sie den harmlosen Zuflucht bietet und die Menschheit vor den gefährlichen beschützt. Sie operiert aus einer weitläufigen, gotischen Einrichtung heraus, die in einer fiktiven Altstadt verborgen ist – einer hochtechnologischen Oase voller außergewöhnlicher Bewohner, von Meerjungfrauen und Harpyien bis hin zu einem sanften, neandertalerähnlichen Assistenten namens Bigfoot.

Dr. Magnus wird bei ihrer Mission von ihrer furchtlosen und impulsiven Tochter, Ashley Magnus, einer versierten Monsterjägerin, unterstützt. Das Team wird vervollständigt durch Henry Foss, einen schrulligen aber brillanten Technikzauberer und Waffendesigner, der ein Geheimnis birgt: Er ist ein Werwolf. Die Perspektive des Publikums wird durch Dr. Will Zimmerman vermittelt, einen skeptischen und brillanten jungen forensischen Psychiater, der von Magnus angeworben wird. Anfangs zweifelt er an der verborgenen Welt, die ihm gezeigt wird, doch nutzt Will seine Profiling-Fähigkeiten, um die Psychologie der Abnormen zu verstehen, und wird schließlich ein entscheidendes Teammitglied.

Die Erzählung wird von zwei Hauptkräften vorangetrieben. Die erste ist die Mission des Sanctuary-Teams, verschiedene Abnormale einzufangen und zu rehabilitieren, wie etwa einen Jungen, der durch die Tschernobyl-Katastrophe mutiert ist, alte keltische Krieger, bekannt als die Morrígan, oder eine Diebesbande, die ihre Körper falten kann, um durch unmöglich kleine Öffnungen zu schlüpfen. Die zweite ist ihr andauernder Konflikt mit dem Kabal, einer mächtigen und schattenhaften Organisation, die Abnormale für ihre eigenen finsteren Zwecke einfangen und ausbeuten will.

Eine tiefe Mythologie entfaltet sich durch die Hintergrundgeschichte der „Fünf“, einer geheimen Gruppe viktorianischer Wissenschaftler, zu der Magnus, ihr ehemaliger Verlobter John Druitt und der Physiker Nikola Tesla gehörten. Nachdem sie sich mit reinem Vampirblut injiziert hatten, erhielt jeder einzigartige Fähigkeiten: Magnus bekam Langlebigkeit, Druitt erhielt die Kraft zu teleportieren (eine Macht, die ihn wahnsinnig werden ließ und ihn zum berüchtigten Jack the Ripper werden ließ), und Tesla verwandelte sich in einen Halb-Vampir. Während der ersten Staffel taucht diese Geschichte wieder auf, während das Team mit Druitts unberechenbarer Natur und Teslas gefährlichen Plänen konfrontiert ist, was in einer finalen Konfrontation gipfelt, in der die Fünf sich wiedervereinen müssen, um das Kabal daran zu hindern, eine biologische Waffe freizusetzen, die Abnormale zu willenlosen Killern machen soll.