En el verano de 1969, mientras Estados Unidos se encuentra en medio de un tumulto social y político, Terry Ives, una estudiante en un tranquilo campus universitario de Indiana, siente que el mundo a su alrededor está cambiando. Lejos de los frentes de guerra en Vietnam y de las protestas en Washington, Terry decide no ser una mera espectadora y se involucra en un controvertido experimento gubernamental en la pequeña localidad de Hawkins, conocido como MKULTRA.
Como sujeto de prueba, Terry se enfrenta a un entorno inquietante: vans sin marcas, un laboratorio remoto en el bosque y substanicas capaces de alterar la mente, todo bajo la supervisión del enigmático Dr. Martin Brenner. Pronto se da cuenta de que hay un misterio más grande detrás de las paredes del laboratorio, y para desentrañarlo, necesitará la ayuda de otros sujetos de prueba, incluyendo a una joven con habilidades sobrehumanas conocida solo por su número: 008.