Reese e Finch, con l'aiuto di Shaw, Fusco e Carter, si rimettono al lavoro e cercano di salvare un marinaio coinvolto in un traffico illegale di diamanti grezzi. Nel frattempo Root e' alle prese con lo psichiatra che la cura, alla quale fa una rivelazione a dir poco terrificante.

La squadra al completo, con l'aiuto di Zoe, deve salvare il signor Murphy, un conquistatore di donne. Nel frattempo Root riesce a scappare dall'ospedale in cui Finch l'aveva fatta rinchiudere.

Vanessa, ex procuratore, viene accusata dell'omicidio del marito, un avvocato legato alla malavita. La donna fugge dalla centrale di polizia dov'era stata portata dopo l'arresto. Finch e Reese sanno che il numero uscito appartiene a Vanessa, ma non sanno se la donna possa essere una vittima o una minaccia.

Questa volta il numero uscito appartiene ad una bambina immigrata di nome Gen, appassionata di spionaggio. La curiosità la porta a registrare conversazioni pericolose tra la HR e i Russi per l'immissione sul mercato di una nuova droga sintetica, nota come "i sali da bagno" o "droga dei cannibali". Nel frattempo Laskey decide di eliminare Carter e le tende una trappola.

Root preleva Shaw dal suo appartamento e la convince ad affiancarla in una missione guidata, a suo dire, dalla Macchina. Mentre Reese si occupa della scomparsa di Shaw, Finch cerca di capire cosa minacci Sloan, un detective immobiliare che indaga sulla morte del fratello adottivo Jason. Le due storie finiranno per incrociarsi.

Il numero uscito dalla Macchina appartiene ad Hayden, un ipnoterapeuta specializzato nella truffa. La squadra cercherà di salvare Hayden, ma la situazione si farà sempre più drammatica.

Carter continua la sua battaglia solitaria contro la HR, raccogliendo molte prove e tentando di scatenare una guerra tra la HR e la banda dei Russi allo scopo di ottenere qualche prova rilevante. Reese e Finch insistono nel volerla aiutare, ma e' una partita che Carter sente di dover giocare da sola.

Carter e Reese devono riuscire a portare Quinn nella sede dell'FBI a Federal Plaza, ma la HR ha messo sulle loro tracce tutti i suoi uomini. Nel frattempo Fusco finisce nelle mani di Simmons.

Dopo la morte di Carter si scatena la caccia a Simmons. Reese, nonostante sia in gravi condizioni, lascia il letto d'ospedale e segue le tracce che portano a Quinn, l'unico che sa dove trovare Simmons. Finch a sua volta vuole trovare l'amico per impedirgli di commettere un omicidio e decide di ricorrere all'aiuto di Root.

Mentre Reese cerca conforto nei luoghi frequentati una volta dal padre, Fusco cerca di convincerlo a tornare. Shaw e Finch, invece, devono occuparsi di Claypool, un ex compagno di università di Finch, genio dell'informatica. Claypool è minacciato sia da Collier che dall'organizzazione per la quale lavorava un tempo Shaw.

Root riesce a liberare Finch e Shaw, ma poi cade nelle mani di Diane. Finch, Claypool e Shaw vanno in una banca per recuperare i drive del Samaritan, ma finiscono tra due fuochi, da una parte Hersh con i suoi uomini, dall'altra gli attivisti guidati da Collier.

Reese viene coinvolto direttamente dalla Macchina nel salvataggio di un insospettabile genio del crimine, creatore di un mercato di stupefacenti online. La Sfinge, cosi' viene chiamato, si trova a bordo di un volo per Roma, insieme a diversi personaggi che lo vogliono morto.

L'agente Bouchard dell'Interpol da tempo da' la caccia a una ladra di opere d'arte e oggetti antichi, una certa Kelly Lin. Finch, Reese e Fusco scoprono che Kelly è una ex ginnasta cinese collegata ad banda di estorsori cechi.

Finch, nel ruolo di operatore del 911, segue da vicino Sandra, il numero di cui la squadra si sta occupando. La donna è impiegata alla centrale operativa e assiste in diretta telefonica al rapimento di un bambino. Fusco nel frattempo aiuta una recluta in un caso di omicidio.

L'episodio si svolge nel 2010: a quel tempo Finch aveva come socio il signor Dillinger e Reese era ancora un agente della CIA. Il numero uscito è quello di Daniel Casey, un giovane informatico incaricato dal governo di verificare se la Macchina ideata da Finch e Ingram sia vulnerabile. A dare la caccia a Casey sono in molti, tra cui anche il nostro Reese.

Decima vuole recuperare un chip in grado di rendere operativo Samaritan, ma Root fa di tutto perchè questo non accada. Anche Reese, Shaw e Finch vengono coinvolti.

Maria è una dipendente di un società energetica privata che esporta infrastrutture in Medio Oriente. Il suo obiettivo è quello di far uscire di prigione Omar, il suo fidanzato iracheno accusato di terrorismo.

Reese e Shaw vanno fuori città per proteggere un nuovo numero: un avvocato minacciato dai suoi vecchi compagni di scuola. Nel frattempo Finch e Fusco vanno a Washington per recuperare dei documenti sequestrati dai federali.

Finch riceve il numero di un deputato del Congresso, Roger McCourt, che apparentemente sembra minacciato dagli uomini di Decima. Nel frattempo Greer prende contatti con Garrison e lo convince a collaborare.

Finch è sparito, Reese, Shaw e Root sono braccati dagli "occhi" di Samaritan, ma la Macchina invia loro un numero: è quello di Grace.

Finch è nelle mani di Greer con il quale scambia opinioni riguardo alla Macchina. Nel frattempo Garrison cerca di convincere il governo ad acquistare Samaritan.

In questo finale delle terza stagione: Collier ha intenzione di processare le cinque persone che ha sequestrato, tra le quali c'è Finch. Reese e Hersh cercano di scoprire dove si sta svolgendo il processo, mentre Root e Shaw tentano di sabotare Samaritan.