Le corps d'une jeune étudiante en médecine est retrouvé sous le plancher d'une église abandonnée, à côté d'un cercueil contenant le squelette, sans tête, d'un officier anglais du XIXe siècle. L'institut Jefferson voit alors surgir l'agent Abbie Mills et Ichabod Crane, un duo d'enquêteurs venus relier cette affaire à une série de crimes inexpliqués à Sleepy Hollow et rapatrier la dépouille centenaire. Nul doute que cette collaboration inattendue va quelque peu perturber le travail des experts et du FBI...