בפרק פתיחת העונה הרביעית - העלילה ממשיכה כעבור שבוע מאז שהמחלקות בשני העולמות החלו לעבוד יחד.

כאשר רוצח סדרתי תוקף בצד השני, צוות פרינג' נקראים לסייע.

וולטר מנסה להתמודד עם ההזיות שלו, בעוד חברי הצוות חוקרים מקרה מוות מסתורי של שני ילדים בני 12, אשר גופתם מרקיבה להחריד תוך כמה שעות.

אוליביה חושפת כוח מסוכן שעשוי להיות קשור לניסוי שערך וולטר בעבר. וולטר נאלץ לעזוב את המעבדה בפעם הראשונה מזה שנים ומצטרף אל אוליביה בדרכה אל "מאסיב דיינמיקס".

מדען לשעבר מ-"מאסיב דיינמיק" מעורב בפרשה מטרידה. וולטר פוגש את נינה שארפ.

הצוות חוקר מערבולות של לולאות זמן בהן מעורבים מהנדס חשמל ואשתו, פרופסורית לפיזיקה.

בעוד אוליביה מתמודדת עם מיגרנות, הצוות חוקר כוח בלתי נראה ההורג את הקורבנות וגורם לגופתם להפוך לבנה כרוח רפאים. הראיות מובילות אל אדם שמת ממחלה גנטית לא ידועה.

אוליביה ולינקולן מנסים להשיב את פיטר הביתה, בינתיים נחשף בוגד ואויב ישן מגיח מן הצללים.

מחלקת פרינג' בצד השני מתמודדת עם ביקורו של פיטר ועם אויב אימתני חדש, במירוץ נגד הזמן.

בעוד חברי הצוות מאתרים ילדה אשר יודעת לחזות את העתיד, אוליביה מנסה להתמודד עם המסר שניתן לה על ידי המשקיפים.

אלסטרד מקבלת ביקור לא צפוי מאלסטרד של הצד השני. פיטר ואוליביה חוקרים מקרי רצח בהם מעורב רעל בלתי מוסבר.

פיטר אוליביה ווולטר נלכדים בעיר ווסטפילד אליה הגיעו על מנת לחקור אירוע מסתורי ומפחיד.

אוליביה מנסה להתמודד עם סדרה חדשה של זכרונות. חברי הצוות חוקרים מטופל חולה נפש אשר חשוד בשורה של מעשי רצח וככל הנראה קשור לעברה של אוליביה.

פיטר וחברי הצוות נוקטים צעדים יוצאי דופן בניסיון לעצור אירועים מסכני חיים.

אוליביה ופיטר מתמודדים עם ההשלכות הרגשיות אחרי הגילוי לגבי עתידו של פיטר. חברי הצוות חוקרים מקרה של רוצח שנראה נחוש בדעתו לרצוח... אהבה.

הצוות חוקר מקרה בו מעורבת מוטציה מוזרה, כאשר את המקרה הזה פתר פיטר בזמן המקורי ארבע שנים קודם לכן.

לינקולן חובר לצוות בצד השני וביחד הם מחפשים אחר רוצח עם יכולות יוצאות דופן. לינקולן משווה את סיפור חייו עם אלט לינקולן ומגלה כי הם לא כל כך שונים כפי שחשב.

דיוויד רוברט ג'ונס מחפש את מטרתו הבאה. וולטר מבקר בצד השני ועוזר לצוות בחקירת מקרה הנוגע בשני העולמות.

בשנת 2036, בעתיד בו המשקיפים שולטים ומעטי בני האדם ששרדו משרתים אותם, קבוצת פרינג' חדשה יוצאת במלחמה שתשנה הכל, אבל כדי לנצח הם חייבים להחיות דמות אגדית מהעבר שלהם.

וולטר נאלץ לחיות מחדש את העבר שלו, בזמן חקירת סדרת התלקחויות אש ספונטניות של בני אדם. הצוות מתעמת עם דייוויד רוברט ג'ונס בכדי להציל את העולם.

בפרק סיום העונה, חברי הצוות נדחקים אל גבולות מסוכנים, בעודם מנסים להציל כל ייצור חי ממזימותיו של דייוויד רוברט ג'ונס.