La série démarre après la fin du film Avengers, juste après la bataille de New York. L'existence des super-héros et des extraterrestres est désormais connue du grand public, et le monde s'efforce de faire face à cette réalité. L'agent Phil Coulson, de retour, surveille un groupuscule mystérieux, Rising Tide. Pour traquer cet ennemi invisible, il réunit autour de lui une équipe resserrée d'agents triés sur le volet appartenant à l'organisation internationale S.H.I.E.L.D. (Stratégie Habileté Intervention Exécution et Logistique Défensive), avec pour mission d'enquêter sur les phénomènes nouveaux, insolites ou mystérieux aux quatre coins du globe, et de protéger ainsi le monde réel du surnaturel.