第七季以百年一度的大流行病导致世界各地的医疗崩溃为舞台，新局面迎来是日本最高峰的教学医院—东帝大学医院，把感染治疗和内科作为重中之重，并计划推迟不必要的紧急手术。曾经知名的外科被移往分院的大楼，内科医生推广不使用手术刀的化学手术，显示出兴起的迹象。

美国FBI探员福克斯·穆德（大卫·杜楚尼 David Duchovny 饰）童年时曾经历一起离奇神秘的绑架案，他的妹妹萨曼莎在睡梦中被外星人劫持，至今下落不明。从此穆德便专注于神秘事件的研究，并专门负责FBI总部的X档案部门。因穆德行事乖张，难以驾驭。FBI高层从联邦调查局学院调来女性探员黛娜·斯科莉（吉莲·安德森 Gillian Anderson 饰），表面上是协助穆德工作，实际上是希望这名崇尚科学的理性探员能够制约穆德的行为。两人最初的合作并不理想，完全不同的思维模式时刻导致争论的爆发。但随着各种离奇案件的出现以及两人交往的加深，穆德和斯科莉最终变成可以为对方出生入死的可靠伙伴……

某日国会议员麦特森（Raymond J. Barry 饰）向穆德透露一条消息，称在波多黎各接收到外星人的电讯。为了在特种部队之前找到外星人的证据，穆德只身前往。得知消息的斯科莉赶到穆德住处，从电脑中的旅客名单中找到线索，尾随来到波多黎各。

对 Jeremiah Smith 的持续搜索使 Scully 发现了用途尚不清楚的加密数据文件。 Jeremiah 被一个不知名的刺客严密追捕，将 Mulder 带到加拿大农村的一个僻静农场，而西装革履的男人决定了 Mulder 夫人的命运。

Mulder在医院被Fowley监管着。他想办法请来了Skinner和Kritschgau来帮忙，他们了解到Mulder拥有了CIA一直在研究的读心术。Scully在象牙海岸寻找治愈Mulder的办法。Mulder的病情加重了。

在电影FTF里出现的变种alien从一个基因技术研究公司的员工肚子里钻出来逃跑了。Mulder和Scully找到了Gibson，他带Mulder去找那个alien。Scully证明出Gibson可能是外星人（所有人类都可能是）。X档案现在由Spender和Fowley主管。Gibson最后又不见了。

Doggett不顾众人的阻拦坚持调查，他开始着手调查一个环保署职员死亡的案件。

Mulder 和 Scully 得知他们并不是唯一一个在拼命寻找失散多年的儿子 William 的人。世界的命运可能取决于结果。

谁也不曾想过，七十年前那期神秘的罗斯威尔事件，时至今日仍对全体人类产生着如此巨大的影响。并且鲜少有人窥见真相的全貌，即使它就在那里。某天，过着颓废生活的前联邦探员福克斯·穆德（大卫·杜楚尼 David Duchovny 饰）以及他最为信赖的搭档——正在某某教会医院担任医师的丹娜·斯科莉（吉莲·安德森 Gillian Anderson 饰）重新聚在一起。原来一档旨在揭露政治黑幕节目的主持人找到他们，希望二人披露政客利用外星人来控制人类的真相。以此为契机，关闭已久的X档案重新开启。一度对各种离奇事件失去信心的穆德，在斯科莉的陪伴下重新踏上征程。