La dottoressa Helen Magnus (Amanda Tapping) guida la misteriosa organizzazione nota come Sanctuary, fondata oltre 100 anni fa da cinque studiosi decisi a varcare i limiti della conoscenza scientifica ortodossa: oltre a Helen, Nikola Tesla, James Watson, Nigel Griffin e John Druitt.

Usando un siero ottenuto da sangue di vampiro, i cinque acquisiscono poteri soprannaturali. Da quel momento lo scopo del Sanctuary diventa quello di studiare e quando possibile proteggere gli "anormali" che popolano la Terra.

In questa nuova stagione la dottoressa Magnus e i suoi amici dovranno vedersela con le incredibili creature che custodiscono i segreti della terra e di tutti i suoi elementi, oltre che con gli anormali da salvare dalle grinfie di bracconieri senza scrupoli.