Ambientada después de los eventos de los Titanes, Doom Patrol, que consiste en Robotman, Negative Man, Elasti-Woman y Crazy Jane, y dirigida por el Dr. Niles Caulder / The Chief, recibe una misión de Cyborg que no pueden ignorar y cambiará su vive.

Los miembros de Doom Patrol ahora se encuentran en miniatura y varados en la pista de carreras de juguete de Cliff. Aquí comienzan a lidiar con sus sentimientos de traición por parte de Niles Caulder, también conocido como The Chief, mientras confrontan su propio equipaje personal. Y a medida que cada miembro enfrenta el desafío de crecer más allá de sus propias experiencias traumáticas pasadas, deben unirse para abrazar y proteger al nuevo miembro de la familia: Dorothy Spinner, la hija de Niles, cuyos poderes siguen siendo una amenaza misteriosa pero real para provocar el fin del mundo.

La Doom Patrol se encuentra en una encrucijada difícil y cada miembro lucha por enfrentarse a quiénes son y quiénes quieren ser. Y las cosas se complican mucho más cuando Madame Rouge llega en una máquina del tiempo con una misión muy específica, si tan solo pudiera recordarla.

En la cuarta temporada, el equipo viaja inesperadamente al futuro para encontrarse con una sorpresa desagradable. Ante su inminente desaparición, la Doom Patrol debe decidir de una vez por todas qué es más importante: ¿su propia felicidad o el destino del mundo?