La historia de la serie parte del final de la séptima temporada y el inicio de la octava de Stargate SG-1. Un grupo de científicos, entre los que se encuentran el Dr. Daniel Jackson, la Doctora Elizabeth Weir y el Dr. Rodney McKay, están estudiando el puesto avanzado de los Antiguos que ONeill descubrió al final de la séptima temporada. El Dr. Jackson consigue averiguar que pasó con Atlantis: los Antiguos se la llevaron a otra galaxia, Pegaso, y tiene la dirección de donde fueron. El problema es que abrir el Stargate a otra galaxia gasta mucha energía, por lo que es posible que sea un viaje sin retorno. Sin embargo, una expedición científico-militar, la Expedición Atlantis, capitaneada por la propia Weir, decide embarcarse en la aventura y parte hacia la ciudad perdida de los Antiguos, Atlantis.

Una vez allí, se encontrarán con un enemigo mucho peor que los Goauld; los Wraith, una raza que se alimenta de la energía vital de los seres humanos y que, 10.000 años atrás, obligaron a los Antiguos a abandonar Pegaso y volver a la Tierra.