秘密任務における元CIA捜査官リース(ジム・カヴィーゼル)の特殊技能が、ソフト業界の天才フィンチ(マイケル・エマーソン)の興味を引きつける。フィンチは、暴力犯罪にかかわる人間を識別するためのパターン認識を使用するプログラムを発明していた。最新鋭の監視テクノロジーを駆使し、ふたりは法の外側で仕事を始める。リースの熟練した技術とフィンチの無限の財力を用い、ふたりは"捜査対象となる人物"の謎を解明し、犯罪を未然に防ごうとする。一方、リースの行動が、殺人課刑事カーター(タラジ・P・ヘンソン)や警官ライオネル・フスコ(ケヴィン・チャップマン)が所属するニューヨーク市警の注目を引きつけ、リースはフスコを引き入れ利用しようとする。正確な情報によって、正確なタイミングをはかり、張本人を割り出そうとするリースとフィンチが、無限に続く犯罪捜査の体系すべてを変えようとしていた。
2年前に殺されたティーンエイジャーの社会保障番号がマシンからはじき出され、リースとフィンチは、マシンの絶対的な確実性に疑問を抱き始める。フィンチは、マシンの開発過程とその起源について記憶をたどり始める。
マシンによって元兵士に導かれるリースとフィンチ。元兵士は、ある犯罪組織と陰でつながっていた。リースはその犯罪組織の強盗に加担し、ギャング一味に潜入しなくてはならない。その間、カーター刑事はリースの正体を暴く寸前のところまで近づいていた。
マシンの番号から、ある有望な若手医師ミーガン・ティルマン(ゲスト出演:リンダ・カーデリーニ)が浮かび上がってくる。リースとフィンチは、彼女の待機時間と勤務時間後の行動を調べ、その脅威を解明しなくてはならない。
厳しい判決を下すことで有名な、ある判事の社会保障番号をマシンがはじき出す。リースとフィンチの独自の自警団的正義と関係することを拒む今回の捜査対象の調査は、困難を極める。
リースは、今回の捜査対象(ゲスト出演:ペイジ・ターコウ)に魅力を感じる。彼女は美しく、また問題解決に長け、非常に機知に富み、その上抜け目の無い女性だった。
マシンが次なる捜査対象として特定したのは、ギャングの殺しを目撃した学校教師だった。リースとフィンチは今、思いがけないトラブルに巻き込まれそうな不運な魂を守らねばならない。
リースとフィンチは、今回の捜査対象が冷戦下のソビエトのスパイ集団と関係することを突き止める。ふたりはマシンの前で、スパイ活動が世界でどのようにおこなわれていたのか、急いで調査をする。アラン・デイル(「LOST」)が、ふたりに追跡される男を演じている。
マシンが新しい捜査対象としてカーター刑事を示したとき、リースとフィンチを追いつめようとするカーター刑事との追いつ追われつのゲームがさらに複雑性を増していく。カーターの命が危険にさらされる中、ふたりは捕まることなく彼女を守る方法を見つけ出さねばならない。
リースとフィンチとの新しい出会いによってもたらされた予期せぬ影響に、何とか折り合いをつけようとするカーター刑事。一方マシンは、ふたりのリスクを高めるかのように、今回は1つではなく、4つの社会保障番号を告げる。
リースがコンピュータと格闘する間にフィンチは新しい捜査対象の聞き込み調査をおこなう。ターゲットに選ばれたのは居住者たちを見張るビルの管理人だった。一方、ついにカーター刑事は、リースとフィンチが担当したケースの1つを調べ、その結果いかんによってチームに加わるかどうかを決断しようとしていた。
カーター刑事の決断の時が迫る。カーターはついにリースと顔を突き合わせることになる。だが、その時リースは新しい捜査対象について彼女の協力を強く求める。ターゲットに選ばれたのは、貧困層出身というデメリットを克服して弁護士となった、根性のある若い女性だった。リースとフィンチがしていることを知った今、カーターはどちらの側につくのか、きっぱり決断しなくてはならない。
リースとフィンチの新しい捜査対象は、運に見放されて追いつめられた男(ゲスト出演:マイク・ワトフォード)だった。その捜査が進む中、ふたりは元捜査対象であり、有力者を知る優秀なフィクサー、ゾーイ(ゲスト出演:ペイジ・ターコウ)から協力を求められる。
マシンが次なる捜査対象として、ダレン(ゲスト出演:アストロ)を特定する。兄弟を殺されたばかりの10代の少年ダレンは、兄弟のかたき討ちに熱中し、リースは彼の警護に苦労する。一方フィンチは、元事業パートナーの息子がマシンのことを探り出そうとして、危険なほど近づいていることに不安を募らせる。リアリティTVで有名になったアストロ(「Xファクター」)がダレン役で演技デビューする。
新しい捜査対象に近づくため密輸組織に潜入したリースは、さらに根深い事情に気付く。新しいターゲットは自分の素性を隠しているのかもしれない。
頭脳犯罪もどんどん大胆になっている。次にマシンがリースとフィンチを導いたのは、ウォール街だった。新しいターゲットは大手投資銀行で働く、頭の切れる若手トレーダーで、数百万ドルの金融詐欺に巻き込まれていた。リースは近づくために裕福な投資家を装う。
マシンが6カ月の赤ん坊の番号をはじき出したとき、リースとフィンチは、武器を駆使して子供を守る"過保護な親"となり、その子を守ろうとする。一方カーターは、イライアスが再び姿を現したとき、リースとフィンチに対する自分の忠誠心に疑問を抱き始める。
マシンが次の捜査対象として出してきたものは、リースとフィンチにとって困難を来たすものだった。捜査する人物は、まったくデジタルでの記録データが存在せず、何らかの理由で二重生活をおくっているらしい人物だった。
ニューヨークの犯罪一家のボスたち5人の番号が出てきた。リースとフィンチはイライアスがライバルを廃絶させようとしているのではと疑いを持つ。イライアスの企みにより、カーター刑事の身近な人物が危険にさらされることになる。
リースは武装トラックのチームに仲間と偽って入って捜査をおこなっていた。その捜査は、過去リースがCIAの任務でつらい決断をせまられた記憶を呼び起こさせることに。
リースの誕生日の日、フィンチは彼に休養を取るように伝えた。フィンチは最近マシンが叩き出す番号がリースのつらい過去の記憶を呼び起こすものだということに気づいたからだった。
今回出てきた捜査対象を調べていくうちに政府の陰謀が絡んでいることが明らかになっていく。一方、リースはフィンチの過去を探っていく。
FBIの手が迫る中、リースは自身の患者から標的となった精神分析医を守ることに。一方、フィンチのもとにあまり会いたくなかった古い知り合いが尋ねてくる。