Sydney erwacht in Hong Kong und muss feststellen, dass ihr jegliche Erinnerung an die letzten zwei Jahre fehlt. Sie kehrt nach Los Angeles zurück und macht sich auf die Suche nach ihren Freunden und ihrer Familie. Vaughn hat mittlerweile geheiratet, weil er dachte, Sydney sei tot. Nach und nach findet sie auch schockierende Neuigkeiten über Jack und Sloane heraus.

Sydneys Suche nach ihrer Vergangenheit führt sie zu Sark, der mittlerweile im Gefängnis sitzt. Währenddessen versucht Jack etwas über Sloanes neues Projekt herauszufinden. Vaughn trifft eine weit reichende Entscheidung über seine Zukunft bei der CIA.

Endlich sind Sydney und Vaughn wieder als Team vereint. Nun wollen sie Sark daran hindern, das nationale Satellitensystem zu zerstören. Jack dagegen muss Marshall davon abhalten, die Identität eines Mörders aufzudecken. Dadurch könnte Sydney in Schwierigkeiten geraten. Vaughn und seine Frau Lauren treffen sich unterdessen mit Sloane, um ihn um einen Gefallen zu bitten.

Sydney ist überzeugt, dass Simon Walker ihr wertvolle Hinweise auf die letzten zwei Jahre ihrer Vergangenheit liefern kann. Doch der Mann ist gefährlich und führt eine Gruppe an, die in den Besitz von biologischen Waffen kommen will. Vaughn ist eifersüchtig auf Simon, den vermeintlichen Verehrer der Agentin. Währenddessen versucht Jack seine Tochter zu schützen und ist entschlossen, ihr deshalb ein gefährliches Geheimnis zu verraten.

Bei einer Messerstecherei wird Vaughn lebensbedrohlich verletzt. Als Lauren erfährt, welche Rolle Sydney dabei gespielt hat, wird sie wütend. Die Agentin hat allerdings andere Dinge im Kopf: Sie will etwas über die Entführung von Sloane durch Kazari Bomani herauszufinden. Währenddessen droht Jacks Tarnung aufzufliegen.

Sydney traut ihren Augen nicht, als sie zufällig der tot geglaubten Allison begegnet. Währenddessen ist Lauren auf der Suche nach dem Mörder eines russischen Diplomaten. Dabei kommt sie der Verbindung zwischen diesem und Sydney gefährlich nahe.

Sydney hat einen russischen Diplomaten getötet. Um zu verhindern, dass der NSC davon erfährt, ergreift Jack zu drastische Maßnahmen. Allerdings verschärft er damit die Eheprobleme zwischen Vaughn und Lauren. Denn Lauren kommt Sydneys Geheimnis immer näher. Unterdessen erklärt sich die Agentin bereit, mit Sloane zusammenzuarbeiten: Gemeinsam wollen sie einen gefährlichen Plan ihrer Gegner verhindern.

Jack und Vaughn müssen sich etwas einfallen lassen, um Sydney aus den Händen von NSC-Chef Lindsey zu befreien. Ihnen bleibt nichts anderes übrig, als mit Sloane zusammenzuarbeiten. Viel Zeit bleibt ihnen allerdings nicht. In der Zwischenzeit steht Lauren vor einer schweren Entscheidung: Wenn sie sich dem NSC anschließt, von dessen richtigem Handeln sie überzeugt ist, stellt sie sich automatisch gegen ihren Mann, der Sydney befreien will.

Sydney wagt ein gefährliches Experiment, von dem sie hofft, ihr Gedächtnis endlich wiederzubekommen. Während der Prozedur, die Jack und Vaughn genau beobachten, wird klar, dass sich Sydneys Unterbewusstsein massiv dagegen sträubt. Währenddessen engagiert Lindsey einen Schläger, der sich Sloane vornehmen soll.

Nachdem Sydney den verblüfften Will aus dem Zeugenschutzprogramm geholt hat, befinden sich die beiden auf der Flucht vor ihren Verfolgern. Dabei stoßen sie ausgerechnet auf Allison, die ihr beider Leben zerstört hat. Sloane wird immer noch von Lindsey unter Druck gesetzt und soll Sydney umbringen. Währenddessen dreht die eifersüchtige Lauren durch und nimmt sowohl Jack als auch ihren Mann Vaughn gefangen.

Ausgerechnet von Kendall erfährt Sydney die Wahrheit über einen Teil der zwei Jahre, die ihr in der Erinnerung fehlen. Der FBI Agent berichtet, dass sie von „The Covenant“ entführt und in Russland gefangen gehalten wurde. Dort habe man sie per Gehirnwäsche zu einer skrupellosen Killerin „umerziehen“ wollen. Doch Sydney habe ihre Verwandlung nur vorgetäuscht und stattdessen Kendall mit Informationen über die Organisation versorgt.

Bei ihrer Suche nach einem russischen Wissenschaftler sind Sydney und Vaughn mit dem Flugzeug in Nordkorea abgestürzt und wurden dort gefangen genommen. Jack setzt alle Hebel in Bewegung, um die beiden zu befreien. Deshalb trifft er sich mit der ehemaligen KGB-Agentin Katya Derevko. Doch die will ihm nur unter einer Bedingung helfen: Jack soll zuerst Sloane töten.

Sydney und Vaughn haben die Order, die so genannte „Doleac Agenda“ zu finden. Gar nicht so einfach. Denn Sydney muss dazu die Sicherheitsexpertin Toni überreden, ihnen beim Eindringen in ein bestimmtes Computersystem zu helfen. Währenddessen schmiedet Sark seine ganz eigenen Pläne, um die Macht in „The Covenant“ zu übernehmen.

Sydney und Vaughn sind gerade dabei, eine Bombe zu entschärfen. Völlig unvermutet werden sie dabei aus dem Hinterhalt angegriffen. Währenddessen festigen Sark und Lauren ihre Zusammenarbeit, um die Macht in „The Covenant“ zu übernehmen. Sloane verrät dagegen ein dunkles Geheimnis an Dr. Barnett.

Sydney und Vaughn müssen den Sprengstoffexperten Daniel Ryan davon überzeugen, dass sie zu „The Covenant“ gehören. Nur so haben sie die Chance, dass er ihnen das Versteck seiner Bombe verrät. Doch dann findet Sydney heraus, dass es eine ganz bestimmte Verbindung zwischen ihr und Ryan gibt.

Sydney versucht, die Kinder von Robert Dixon zu befreien, die Sark entführt hat. Währenddessen wird Lauren in ihrer Rolle als Doppelagentin auf die Probe gestellt: Sie muss mit ihrem Vater zusammenarbeiten. Lauren steht kurz davor, ihre Tarnung zu verlieren und sieht nur einen Ausweg. Sie schwärzt Sloane als angeblichen Maulwurf an.

Sydney und Vaughn müssen Kazari Bomani aufspüren, um von ihm brisante Informationen zu erhalten. Jack gesteht Senator Reed, dass er an der Loyalität von dessen Tochter Lauren zweifelt. Nach reiflicher Überlegung trifft Vaughn endlich eine Entscheidung über die Zukunft seiner Ehe.

Sydney und Jack sind überzeugt, dass Lauren der Maulwurf in der CIA ist. Vaughn dagegen kann nicht glauben, dass seine Frau dazu fähig ist. Doch zunächst muss er gemeinsam mit Sydney verhindern, dass „The Covenant“ einen gefährlichen Virus freisetzt: Dieser würde zu einer medizinischen Katastrophe führen. In der Zwischenzeit lernt Jack das schockierende Geheimnis von Sloane kennen, und Bomani hegt erste Zweifel an Laurens Fähigkeiten.

Sydney und Vaughn enttarnen Sloanes uneheliche Tochter als den geheimnisvollen „Passagier“. Um die junge Frau ausfindig zu machen, benötigen sie nun dessen Hilfe. Während der Suche trifft Sydney auf ihre Halbschwester Nadia, eine argentinische Agentin. Kurz nachdem Vaughn ein Geheimnis über seinen Vater erfahren hat, wird er von Lauren und Sark entführt. Die beiden wollen den „Passagier“ zuerst fassen.

Sydney und Vaughn sind immer noch auf der Suche nach Sloane und Nadia. Unterstützung erhalten sie dabei von Katya Derevko und der Sicherheitsexpertin Toni Cummings. Doch Lauren und Sark sind ebenfalls hinter den beiden her. Gleichzeitig ist Vaughn mittlerweile davon besessen, seine Frau Lauren zur Strecke zu bringen.

Lauren gibt sich als Sydney aus und sprengt ein CIA-Büro in die Luft. Außerdem stiehlt sie brisante Unterlagen und tötet beinahe Marshall. Wenigstens wird Sark bei dieser Aktion festgenommen. Sydney entschließt sich, Laurens Spiel mitzuspielen. Es kommt zum entscheidenden Kampf zwischen den beiden.