Una organización secreta utiliza humanos con mentes borradas a los que les inserta falsos recuerdos y habilidades especiales para utilizarlos en tareas para sus clientes. Cuando no están en una misión, los "activos", también conocidos como "muñecos", viven aislados en un búnker subterráneo conocido como "Dollhouse", la casa de los muñecos. Pronto una de ellos, Echo, comenzará a ser consciente de sí misma y de lo que sucede, al mismo tiempo que fuerzas externas a la organización comenzarán su propia búsqueda para destruirla.