La protagonista de Alias, Sydney Bristow (Jennifer Garner), es reclutada por el SD-6, una rama de una gran organización criminal que a ojos de sus empleados es una división secreta de la CIA financiada con dinero negro. Al darse cuenta del engaño, Sydney acude a la auténtica CIA donde la reclutan para que ejerza como agente doble para ayudar a desmontar la estructura del SD-6. Ahí descubre que su padre, Jack Bristow (Victor Garber), también es agente de la inteligencia, y, como ella, también es agente doble.

Gran parte de la trama gira alrededor de los artilugios e invenciones de Milo Rambaldi, un arquitecto, profeta y hombre de ciencia del siglo XV que tuvo extraordinarias visiones en su época y que dejó para la posteridad una serie de artilugios y profecías que muchos gobiernos y grupos terroristas internacionales quieren conseguir y ensamblar pues les atribuyen propiedades curativas o capacidades fantásticas como armas.