Il Senatore Wen arresta il gruppo di ricerche e Kevin disegna uno strumento in grado di trovare l'astronave Astraeus che è ancora mancante dopo quattro mesi. Purtroppo la messa a punto del progetto si ferma quando Andy e Carter sono arrestati per aver rubato un componente essenziale alla macchina.

Beverly Barlowe si fa di nuovo viva a Eureka per chiedere l'aiuto di Carter per liberare l'equipaggio della Astraeus. Il piano di salvataggio trasferisce Carter nel mondo virtuale dell'equipaggio.

L'equipaggio della Astreus cerca di superare la loro esperienza con la Matrix, Fargo non riesce ad accettare la morte di Holly e l'ultimo progetto di Parrish minaccia di ravvivare vecchie animosità.

L'equipaggio si sforza di andare avanti dopo gli ultimi eventi, ma la visita di Warren non fa che aumentare la tensione.

Henry organizza una prova generale antipanico che finisce in un disastro mentre Fargo deve vedersela con una dura verità.

I piani romantici tra Carter e Allison si ritrovano complicati da un sottomarino e tocca a loro due salvare l'equipaggio, sempre che lei riesca a mettere in ordine il disastro causato alla Global Dynamics.

Fargo è convinto che Holly si trovi ancora nel computer Matrix ma il Dipartimento della Difesa è determinato a cancellare il disco rigido eliminando per sempre la possibilità di salvare la dottoressa Marten.

Carter subisce un dosaggio di una droga che lo rende più intelligente ma le sue teorie mandano all'aria le leggi della fisica mettendo in pericolo i suoi amici e l'intera città.

La luna di miele di Jack e Allison viene interrotta quando a Eureka si scopre un sabotaggio. Holly intanto sta affrontando nuove battaglie.

Un esperimento andato male isola Eureka dal resto del mondo e minaccia di uccidere tutti gli abitanti della città, a meno che Carter non scopra il sabotatore prima che sia troppo tardi.

Gli abitanti di Eureka vengono rapiti e sostituiti da doppioni. Allison, Fargo e Zane cercano di capire cosa sta succedendo prima di essere rapiti a loro volta.

Il Dipartimento della Difesa ha deciso di chiudere Eureka, ma l'evacuazione della città è ritardata dall'apparizione di un tunnel spaziale.