Sydney Bristow es una chica aparentemente normal, que compagina sus estudios universitarios con un trabajo a tiempo parcial en Credit Dauphine, un banco que absorbe tiempo del que su prometido y amigos desean. Sin embargo, dista mucho de ser una mujer del montón, ya que su trabajo es una tapadera de su verdadera vida: Sydney es una agente del SD-6, una rama secreta de la CIA.

Huérfana de madre y con un padre al que apenas ve, su vida está punto de cambiar ya que pronto se irá a vivir con Danny, su prometido.

Con el firme propósito de sincerarse con su prometido toma todas las precauciones para revelarle la verdad: que trabaja para el gobierno. Pero toda precaución es poca y al regreso de una misión en Taiwán, Sydney encuentra a Danny muerto, asesinado por sus propios compañeros del SD-6, cuando estos descubren que Danny conoce la pertenencia de Sydney a la agencia.

Confusa y dolida, Sydney irrumpe en las instalaciones del SD-6 donde se enfrenta con su jefe, Arvin Sloane, y tras pasar unas pruebas para determinar su lealtad, Sydney obtiene un permiso de un mes y desaparece.

Pero Sloane se impacienta y después de tres meses da un ultimátum a Sydney a través de Dixon, su compañero: o vuelve al trabajo o tendrá que lidiar con las consecuencias. Para su propia sorpresa, en su ayuda acude su padre, Jack Bristow, el cual le confiesa que también es agente del SD-6 (y no un vendedor de piezas de aviones, como le había dicho). Junto a esa revelación otra sale a la luz: el SD-6 no es parte de la CIA sino que es una organización secreta que lucha por sus propios intereses. Sydney lleva siete trabajando para el enemigo contra el que creía estar luchando. Y ahora ese enemigo no parará hasta que la encuentre y la ejecute. Y lo que es peor, su padre es uno de los fundadores de la Alianza de los Doce, que controlan, entre otras cosas, el SD-6.

Sydney hace acopio de fuerzas para plantearse su situación una posible salida a esta carrera donde no tiene aliados, solo enemigos por lo que decide finalizar la misión en Taiwán que dejó sin acabar meses atrás, ¿El objetivo? Ganarse de nuevo la confianza de su jefe y compañeros, los cuales no saben para quien están trabajando. No sin muchas dificultades, Sydney lo consigue.

Tras verificar que tiene de nuevo un lugar en el SD-6 y que cuenta con el beneplácito de su superior, se encamina hacia el edificio central de la CIA, donde confiesa que es una agente del SD-6 y se pone en manos del servicio de inteligencia. Ellos tienen un plan mejor: Sydney trabajará para la CIA como agente doble en el SD-6, donde seguirá realizando las misiones con normalidad, pero informando pormenorizadamente a sus nuevos jefes. Sydney acepta con un solo fin: destruir a la organización y al hombre que ha roto en mil pedazos su vida, Arvin Sloane.

Pero Sydney se encuentra con otra sorpresa: su padre también es un agente doble de la CIA y, aunque no puede perdonarle, deberá aprender a confiar en él para cumplir sus misiones.

El engaño de Jack le sale caro a Will, que es interrogado y torturado por Traje y Gafas a petición de Sark para sacar una información que Will no conoce. Desesperado, Sark llama Sydney y organiza un intercambio de su amigo por los objetos robados. Will es torturado, donde le quitan una muela y luego le inyectan suero de la verdad Se plantea así una carrera contrarreloj (el encuentro es en 24 horas) donde Sydney y Jack han de robar material de la CIA para poder realizar el intercambio. Dixon descubre a Sydney intentando entrar en una instalación de máxima seguridad de la agencia gubernamental y, aunque la deja escapar, confiesa que no sabe si informará de su actitud o no. A su vez, padre e hija han de trabajar a solas ya que Jack está seguro de que el topo de la CIA podría ponerlos en peligro.

Sloane se ve en una disyuntiva: si asesina a su mujer, como demanda la Alianza, se convertirá en miembro de pleno derecho de esta nefaria organización. De este modo, Sloane organiza una romántica cena con Emily donde le cuenta toda la verdad sobre el SD-6 y toma una decisión final.

La desaparición de Will hace que Abby entregue el sobre con el artículo sobre el SD-6 a Litvack, la editora del periódico, tal y como era deseo de Will. Litvack decide publicar la historia en portada.

Jack captura a Haladki y tras interrogarle, éste admite que es el topo y que ha estado trabajando para Kashinau. Jack, furioso por la actitud de Haladki, que ha puesto conscientemente a Sydney en peligro, decide acabar drásticamente con el problema.

Con los objetos en la mano y el plan trazado, Sydney y Jack están listos para volar a Taipei, pero se les une un nuevo aliado: Vaughn, que ha descubierto los planes de la pareja y quiere ayudarlos. El encuentro entre Sark y Jack tiene los resultados esperados y Will, visiblemente asustado y herido, es rescatado sin problemas.

Syd y Vaughn se dirigen al laboratorio taiwanés para detonarlo y eliminar el artefacto Rambaldi que se está construyendo a partir del prototipo que Sydney tuvo que robar tiempo atrás (La Verdad sea Dicha). En su misión Sidney destruye el artefacto de rambaldi y este estalla lleno de agua.Sidney corre y ve a Vaughn y los dos juntos empiezan a correr mientras que la puerta se está cerrando.Sidney logra pasar la puerta y vaughn no y queda atrapado en un pasillo inundado con agua, mientras que Sydney es apresada al intentar salvar a su amigo.

La agente Bristow despierta encadenada a una silla, en el mismo sitio donde fue interrogada hace un año, y frente a ella se encuentra Alexander Kashinau. Sydney habla con él, pero Kashinau le informa de que será ella la que deba responder a las preguntas que su jefe tiene que hacerle. Resulta que él no es el Hombre. El Hombre entra en la habitación y con una voz vagamente familiar se dirige a Sydney: "Llevo casi treinta años esperando este momento..." y Sydney responde: "¡¡¿MAMA?!!..."

Irina no mentía y en la CIA reciben la información que prometió a Sydney, el ADN original del doble. Éste pertenece a una tal H.E. Doren. Will descubre a una joven dada por muerta hace años llamada Allison Georgia Doren. Tras seguir otras pistas concluye que la muerte de Doren fue fingida y que se la reclutó como parte del Proyecto Navidad.

Irina aparece de repente ante Sydney y aunque esta la ataca, Irina se zafa de ella y la inmoviliza para contarle su plan. El gran invento de Rambaldi se compone de 47 piezas, inventos más pequeños. Ella y Sloane tienen 23 y la CIA posee el resto y que trabajó junto a Sloane para destruir la Alianza y hacerse con los artefactos de la CIA. A cambio de revelarle su plan, Irina le pide a Sydney que dirija una operación en la que roben un almacén donde Sloane tiene sus artefactos Rambaldi. Sydney accede y dirige la misión pero al llegar, ven que el almacén sólo contienen objetos de teletienda y cosas así.

Sark se encuentra con Francie y le llama Allison. Entristecido le dice que no pueden volver a darle su aspecto anterior porque el laboratorio ha sido destruido pero que hará todo lo posible para conseguirlo y ambos se besan.

Jack es capturado por Sloane, para robarle el corazón de Di Regno. Según Sloane, es la pieza que falta en la máquina Rambaldi, llamada "La Revelación". Sloane parece mucho más calmado y le dice a Jack que no importa lo que haya sucedido entre ellos, y que siempre le considerará un buen amigo.

Sydney recibe una llamada de su madre donde le dice que Sloane fue el que intercambió el material, que ella no quiso traicionarla. Aunque no sabe donde están, Sark si lo sabe y aunque no confían en ella, deciden hacerle caso porque no tienen otra pista sobre Sloane ni Jack. La información de Irina es correcta y Sark se rinde con facilidad, revelando la localización de Sloane. La CIA envía un equipo a por él, tratando de buscar a Jack, Irina y Sloane. Jack es hallado por Dixon, Vaughn va tras Sloane y Syd persigue a su madre la cual es acorralada en lo alto de un edificio. Irina le dice a Syd que sólo ella puede parar a Sloane porque Sydney es la mujer del manuscrito. Y diciendo "te quiero", Irina salta al vacío ayudada por un arnés y huye de su hija.

En casa, Will encuentra una medicina que toman los dobles (él lo sabe porque ha elaborado parte de la investigación para la CIA) y concluye que la doble es Francie. Pero Allison/Francie descubre los papeles que tiene Will sobre Allison y coge un gran cuchillo. Will deja un mensaje en el móvil de Sydney donde expone su hallazgo aunque Francie le apuñala, lanzando tras eso un grito de horror por haberlo hecho.

Sydney regresa a casa sin haber escuchado sus mensajes y saluda a Francie con toda naturalidad. A los pocos segundos escucha el mensaje de Will (que Allison no sabe que envió) y con una actitud realmente fría le ofrece a Francie helado de café. Allison lo acepta con una sonrisa, pero Sydney sabe que a Francie no le gustaba el helado de café, cosa que Allison descubre enseguida, de modo que ambas agentes tienen una espectacular pelea. Finalmente Sydney pega dos tiros a Allison y, exhausta, se derrumba en el suelo...

...para despertarse en Hong Kong con unas ropas completamente distintas y absolutamente desorientada. Sydney observa una cicatriz en su abdomen mientras busca una cabina a través de la cual llama a Kendall y se identifica. Kendall le indica la posición del refugio de la CIA más cercano. Al llegar allí, aún confusa, se sienta y poco después lleva Vaughn, con una cara desencajada y aún más confuso que ella. Vaughn lleva un anillo de matrimonio y apenas es capaz de pronunciar palabra. Con mucha dificultad, Vaughn le informa de que lleva desaparecida dos años...