La serie tiene un estilo de escritura similar a los cómics estadounidenses, en los que varios arcos argumentales breves de unos pocos episodios van conformando una trama mayor. Los primeros cuatro episodios de la primera temporada fueron denominados «gente ordinaria descubriendo habilidades extraordinarias». Un hecho ocurrido al final del cuarto capítulo dio inicio al siguiente arco llamado «Salva a la animadora, salva al mundo» (Save the cheerleader, save the world), con una clara referencia al personaje de Claire Bennet, animadora deportiva de una escuela secundaria de Texas, con habilidades de regeneración rápida, y la visión apocalíptica de Nueva York pintada por otro personaje, el artista Isaac Méndez.
A medida que el elenco descubre lentamente sus habilidades y la existencia de otros como ellos, sus caminos se van cruzando y comienzan a darse cuenta de que se necesitan para prevenir la catástrofe. La premisa es que los personajes tienen un rol importante en salvar a la humanidad.
Todo comienza cuando Peter Petrelli tiene visiones y sueños en los que vuela. Todo ello está relacionado con su hermano Nathan Petrelli. Al preguntarle Peter sobre el significado de los sueños, le hace sentir que todo es fantasía y que él tiene cosas más importantes por las que preocuparse. Su preocupación principal es ganar las próximas elecciones para congresista
Peter es enfermero y cuida al padre desahuciado de Simone Deveaux, una chica encargada de una Galería de Arte que, durante los primeros capítulos, es novia de Isaac Méndez, un pintor que tiene la habilidad de plasmar el futuro en sus lienzos. Éste siente que sólo puede entrar en el trance que le hace pintar tales sucesos futuros bajo los efectos de las drogas- cosa que después se demostrará innecesaria - y, al inicio, Simone piensa que por estar drogado, Issac sólo asocia los sucesos con sus pinturas, pero pronto cambiará de parecer.
Al mismo tiempo en Japón, un simple oficinista, Hiro Nakamura, descubre que puede romper la continuidad espacio-tiempo, teletransportándose hasta la ciudad de Nueva York en el futuro, justo antes de estallar una bomba nuclear que destruye la ciudad. Durante la primera temporada, la trama central de la serie se va centrando poco a poco en evitar que estalle dicha bomba en el corazón de la ciudad de Nueva York, hecho que también predijo Isaac Méndez en una de sus pinturas.
En la segunda temporada, los Héroes deben evitar la propagación de un terrible virus, que si bien al principio sólo afectaba a la gente con habilidades y anulaba sus poderes, a la larga destruiría al 93% de la población humana.
En la tercer temporada empiezan a descubrirse secretos del pasado,(los orígenes de Sylar y su relación con Elle, el secreto de Angela Petrelli) y el descubrimiento de una fórmula que podría cambiar el curso del mundo.
El profesor Chandra Suresh, padre de Mohinder Suresh, descubre la existencia de estos individuos, como la siguiente etapa de la evolución humana. En su libro "Activando La Evolución", muestra el argumento lógico de la trama, consistente en que los seres humanos, que, como otros organismos animales, evolucionamos constantemente, hemos llegado a un punto en que los retos del día a día nos hacen desarrollar estas habilidades, necesarias para la raza.