Ambientata negli anni ’50 Project Blue Book racconta la storia vera del professore di astrofidisca Josef Allen Hynek (Aidan Gillen) che per diversi anni ha lavorato nel programma dell’aeronautica che dà il titolo alla serie. Suo supervisore è il capitano Michael Quinn (Michael Malarkey), militare con un passato di esperienze non poco chiare.
Il lavoro di Hynek è di indagare sui casi e scoprire la verità, ma solo se è una verità che Quinn può passare alle autorità locali e alla stampa. La serie unisce una trama più complessiva che copre i 10 episodi previsti nella prima stagione, e i singoli casi di puntata, presunti avvistamenti UFO su cui indagare.