Sense8 conta a história de oito estranhos: Will Gorski, Riley Blue, Capheus "Van Damme", Sun Bak, Lito Rodriguez, Kala Dandekar, Wolfgang Bogdanow e Nomi Marks.

Cada um desses indivíduos é de uma cultura diferente espalhado pelo mundo. Em seu cotidiano, todos subitamente têm uma visão da violenta morte de uma mulher chamada Angélica e, a partir de então, eles, de repente, descobrem estar mental e emocionalmente ligados um ao outro, sendo capazes de se comunicar, sentir e apoderar-se do conhecimento, linguagem e habilidades alheias. A esse tipo de dom é dado o nome de Sensate. Enquanto tentam descobrir como e por que esta conexão aconteceu e o que isso significa, um misterioso homem chamado Jonas tenta ajudar os oito. Enquanto isso, outro estranho chamado Whisperstenta caçá-los, usando o mesmo poder "sensate" para ganhar acesso total a uma mente sensate(pensamentos/visão) depois de olhar em seus olhos. Cada episódio reflete os pontos de vista dos personagens que interagem uns com os outros enquanto aprofundam suas origens, suas diferenças e as experiências passadas que possam uni-los.