Sanctuary raconte les aventures du Docteur Helen Magnus (Amanda Tapping, Stargate SG-1, Stargate Atlantis). A première vue, on lui donnerait 35 ans mais en réalité, cette belle jeune femme est âgée de 157 ans. A la tête de la fondation créée par son père, le docteur Grégory Magnus, elle cherche, traque, recueille et étudie les « anormaux » du monde entier, ces créatures que l’on pense tout droit sortis de notre imaginaire mais qui sont en réalité bien réels (vampires, loups garous, croquemitaines, sirènes, morts vivants…). Elle est aidée dans sa tâche par trois personnes d'une importance capitale.

Jim Worth, un agent britannique expatrié, recommence sa vie à zéro avec sa famille, en tant que chef policier de Little Big Bear. Peu après leur arrivée, l'ouverture d'une raffinerie de pétrole transforme la ville, y important trafic de drogue, prostitution et crime organisé.

Vanessa "Van" Helsing, descendante du grand Abraham Van Helsing, est ressuscitée dans un monde post-apocalyptique ravagé par des vampires assoiffés de sang. S'entourant de plusieurs alliés durant son périple, la jeune femme devra mener une véritable résistance pour permettre à la race humaine d'avoir une chance de subsister.

Pendant la Grande Dépression, un inconnu au passé violent se fait passer pour un pasteur et pousse les fermiers à se mettre en grève dans une campagne de l'Iowa.

Cullen Bohannan, un ancien propriétaire d’esclaves et soldat, est déterminé à venger le viol et le meurtre de sa femme en traquant et tuant les soldats de l’Union responsables. Il se retrouve alors dans le Nebraska à l'époque de la construction de la ligne ferroviaire transcontinentale.