El regreso de Kara Thrace trae consigo multitud de dudas sobre su antigua aliada, ¿es realmente ella o una Cylon?. Mientras tanto, algo ha cambiado entre los Cylons, ¿podría estar relacionado con el despertar de los cuatro últimos?. En tanto, éstos mantienen su secreto entre ellos.

William Adama intentando creer a Thrace, apuesta por ella y la envía junto con un equipo destacado en una nave a buscar la Tierra. Tory Foster comienza una tórrida relación con Gaius Baltar. Entretanto, las tensiones entre los Cylons se manifiesta entre los que desean encontrar a los Cinco Últimos o aceptar su naturaleza robótica.

Kara sigue la búsqueda de la Tierra al frente de la Demetrius y debe enfrentarse al creciente escepticismo de su tripulación. Los Cylons humanoides afrontan una rebelión de los Centuriones. Para atajar el problema deciden recuperar el modelo Número Tres, que había sido archivado por Cavil (Número Uno).

El ST trata de sacar información a número 6 acerca de su condición de Cylon. Mientras tanto, tras un ataque al hogar de Baltar, la presidenta decide poner una ley en contra de reuniones.

La Demetrius encuentra a Lioven a bordo de un heavy raider cylon muy dañado, lo que provoca un motin en la nave entre Kara que quiere seguir buscando la Tierra y la tripulación que desea volver con la flota. Tyrol sigue afectado por la muerte de Cally.

Anders pone fin al motín en la Demetrius y Kara marca el rumbo hacia la nave base de los cylon. Mientras tanto, en Galactica, Roslin empieza a entender en qué consiste la atracción que sienten los simpatizantes de Baltar hacia el doctor. Por otro lado, Anders busca respuestas a su misión como miembro de los Cinco Últimos.

La Demetrius salta con la nave base rebelde a la flota colonial y Kara explica a Adama el plan que le han propuesto los cylon. Éstos pretenden reactivar a las D'Annas, que fueron almacenadas tras el incidente en el planeta de las algas porque descubrieron las identidades de los Cinco Últimos. Ellos creen que así podrán interrogar a los cylon elegidos y descubrir el camino a la Tierra. Mientras tanto, Athena empieza a creer que Natalie es la seis de sus visiones y que pretende secuestrar a Hera.

Tras la desaparición de la Presidenta con la nave base cylon, el Almirante Adama se muestra reticente a aceptar la nueva autoridad de Tom Zarek. Lee se da cuenta de que su padre nunca aceptará al político, así que pide ayuda al abogado Romo Lampkin, el mismo que defendió a Baltar en su juicio, para encontrar un nuevo candidato de su agrado. Mientras tanto, Adama no se da por vencido y sigue buscando la nave cylon.

La nave base Cylon ataca el centro de resurrección en una operación conjunta humanos-cylon. Consiguen el objetivo y rescatan a D´Anna, quien conoce la identidad de los últimos cinco cylon, y es llevada ante la presidenta, para que se los revele, traicionando la presidenta la confianza de los cylon.

La nave base cylon vuelve junto a Galactica, pero con D´Anna al mando, amenaza con matar a los humanos que están en la nave base cylon, si Adama no accede a sus pretensiones. Ante esta situación, Tigh, para evitar esas muertes, confiesa a Adama que es cylon, le pide que lo utilice como moneda de cambio frente a los cylon, y revela la identidad de los otros tres que hay en la flota. Con ellos en poder del presidente en funciones, Apolo, se origina un tenso pulso entre cylon y humanos, que finalmente se desatasca gracias al descubrimiento de los últimos cuatro, revelado a Starbuck, relativo a que el beeper que la trajo de vuelta, les está indicando el cámino hacia la tierra. Cylon y humanos sellan la paz y se dirigen juntos a la tierra, pero al llegar allí, la encuentran devastada.

La flota está desilusionada por el descubrimiento, los últimos cuatro cylon descubren que vivieron allí hace dos mil años, y murieron en un ataque nuclear, pero no saben como llegaron después a las doce colonias y por qué no recuerdan nada. Dee se suicida por causas desconocidas, tras encontrar algo en la tierra. Adama, reacciona tratando de poner en orden la flota, ante el estado de abatimiento general por el fracaso que ha supuesto el hallazgo de la tierra. Tigh descubre que Ellen era el quinto cylon.

La posibilidad de una alianza entre cylons y humanos, genera desconfianza entre la flota, lo que produce un movimiento rebelde liderado por Zareck de la mano de una conspiración para hacerse con el control de la flota liderado por el Teniente Gaetta. Mientras la presidenta se desentiende de todo, lo que facilita la propagación de aquellas ideas.

El Teniente Gaetta pone en marcha la rebelión, utilizando la fuerza, los que le apoyan tratan de controlar Galactica, matando a quienes se oponen, deteniendo cylons y autoridades. En medio del caos, los fieles al Almirante, tratan de poner a salvo a los líderes de la flota, huyendo de Galactica. El Almirante y el Coronel renuncian a huir y se quedan en Galactica para cubrir la huida de la presidenta y de Baltar.

Roslin consigue escapar a la Nave Base Cylon mientras Adama y Tigh son capturados después de dispararles una granada aturdidora. La Presidenta consigue lanzar una transmisión para avisar a la Flota de la traición de Gaeta. Zarek siguiendo la máxima de que la historia la cuentan los que quedan mata al Quorum cuando este se niega a juzgar a Adama por traición. En Galactica únicamente mantienen la esperanza el Jefe Tyrol, que se encuentra solo, y Lee y Starbuck que están juntos. Tyrol consigue desactivar el FTL de Galactica, que pretendía huir para evitar las transmisiones de la Presidenta, mientras Lee y Starbuck consiguen, primero liberar a Tigh y luego a Adama (justo antes de que lo fusilaran), y luego retomar el mando de la nave. Entre medias Sam resulta herido de bala en la cabeza. El episodio termina con el fusilamiento de Zarek y Gaeta.

Ellen experimenta su resurrección en la nave base cylon, en ella discute con Cavil, ya que éste la culpa de haberle creado con limitaciones. Uno de los cinco últimos recuerda su pasado, que fue borrado por Cavil de sus cerebros, como consecuencia de una bala alojada en su cerebro.

Ellen llega a Galactica ayudada por una 8, se reencuentra con los otros cuatro y especialmente con Saúl, y se interpone en la relación de éste con Caprica, apoyando la idea de abandonar la flota, a lo que se opone Tigh. Como consecuencia de ello, la 6 pierde al bebé que esperaba.

La rutina empieza a hacer mella en los ánimos de Starbuck, que sigue preguntándose si es realmente humana o es una cylon. Una noche, en el bar de Galactica, la piloto conoce a un joven que está componiendo una sinfonía. El recuerdo de su padre, también pianista, hará que acabe trabando amistad con el misterioso músico. Por otro lado, la recién elegida representante de los cylon en el Quorum, una seis, pide a Roslin que les entreguen a Boomer, la ocho que disparó a Adama. La presidenta se sorprende al descubrir que los cylon pretenden ejecutarla por traición al unirse al bando de Cavil en la guerra civil. A nadie parece importarle el futuro que aguarda a Boomer excepto a Tyrol, que empieza a recordar la relación que mantenían antes de descubrir su auténtica identidad. Mientras tanto, en la enfermería, Anders sigue inconsciente tras la extracción de la bala de su cerebro. Los demás cylon creen que está tratando de reiniciarse.

Los ingenieros trabajan a marchas forzadas para reparar el agujero provocado por el salto de Boomer. Un accidente, que se lleva las vidas de varios de los trabajadores, pone en evidencia el mal estado en el que se encuentra la nave. Por otro lado, un 'heavy rider' parte en busca de la pequeña Hera. Aunque todos coinciden en que la niña desempeña un papel muy importante en el futuro de humanos y cylon, Adama no está dispuesto a invertir más recursos en recuperarla. Starbuck, mientras tanto, explica a Baltar su descubrimiento en la Tierra y le entrega su chapa para que la analice y le dé una explicación. Y la Presidenta, cuyo estado físico ha empeorado notablemente desde que reanudó su tratamiento, pide a Adama que transfiera el mando a Galactica y desmonte la nave.

Adama ultima los detalles de la expedición para rescatar a la pequeña Hera. Cottle da a Roslin una medicina que la mantendrá viva tan sólo 48 horas. Mientras tanto, Ellen, Tight y Tyrol preparan a Anders para que, una vez aterricen en la colonia donde están los cylon, inutilice a los híbridos. Adama nombra a Hoshi almirante y su hijo Lee ofrece el puesto de Presidente a Lampkin, el abogado de Baltar. Una vez está todo listo, la nave de combate es evacuada de civiles y personal militar y sólo se queda el grupo que tratará de recuperar a Hera, que parte hacia el nido cylon. De forma intercalada, se muestran escenas de la vida de los principales protagonistas humanos de la serie (Adama, Roslin, Baltar, Starbuck) poco antes del ataque cylon que acabó con las Doce Colonias.

Adama solicita voluntarios para una misión final que quiere poner fin a los planes de Cavil de una vez por todas, aunque la Galactica acabará sufriendo daños irreparables. Tras la batalla final, la flota consigue realizar un último salto según las coordenadas de la música que Starbuck recordaba de su niñez y los viajeros llegan a un sistema solar con un planeta habitable, al que llaman "Tierra" en recuerdo de la decimotercera colonia destruida, ya que es éste realmente el planeta en el que acabarán su viaje.