Dopo aver rinunciato alla sua posizione al Comando Stargate, la Dr. Elizabeth Weir ha lavorato in Antartide, raccogliendo membri per una spedizione per raggiungere la città perduta di Atlantide. Non appena Dr. Jackson trova l'indirizzo ad 8 simboli, inizia una nuova avventura in una nuova galassia.

Dopo il ritorno di Sheppard con dei profughi da Athos, la città di Atlantis si stacca dal fondo marino e raggiunge la superfice poco prima che lo scudo si disattivasse. Ora, per salvare la gente rapita dai Wraith, Sheppard deve convincere Weir a fare a modo suo.

Attivando i sistemi dell'antica città di Atlantide, una forma di vita aliena è riuscita a sfuggire dal suo contenimento e minaccia di distruggere la città assorbendone l'energia. Nel frattempo McKay si sottopone volontariamente alla terapia genetica messa a punto dal Dott. Beckett per attivare il gene dormiente degli Antichi.

Di ritorno da una missione sul pianeta dei Wraith, il puddle jumper rimane danneggiato e mentre sta attraversando lo Stargate si blocca a metà strada. Nel frattempo a bordo della navetta, Sheppard è fuori combattimento a causa di una creatura aliena che gli si è attaccata al collo. Alla base hanno poco meno di mezz'ora prima che lo Stargate si disattivi, uccidendo gli occupanti dello jumper.

La squadra esplorativa di Atlantide s'imbatte in una serie di incontri sfortunati con i Wraith ed Elizabeth si rende conto che c'è una spia all'interno della comunità. I sospetti cadono sugli Athosiani, i quali decidono di abbandonare la città per trasferirsi sulla terra ferma. Dopo il loro trasferimento, gli attacchi continuano e Teyla diventa la prima sospettata.

La squadra è costretta a un atterraggio di fortuna su un pianeta dove gli abitanti locali praticano un terribile rituale per prevenire l'arrivo dei Wraith.

Sheppard e gli altri indagano su una sostanza messa a punto su un altro pianeta che impedisce ai Wraith di cibarsi degli esseri umani.

Per risolvere il problema delle scorte alimentari, Teyla conduce la squadra sul pianeta dei Genii, pacifici contadini interessati a scambi commerciali. In realtà i Genii sono molto più avanzati di quello che sembra e stanno producendo in segreto un'arma nucleare per combattere i Wraith. Tuttavia, nonostante abbiano interessi in comune con i Terrestri, Sheppard si rende conto che non può fidarsi di loro.

McKay scopre che l'atmosfera nebbiosa di un pianeta è in pratica una fonte di energia che può facilmente permettere alla squadra di collegarsi con lo Stargate dell'SGC. Una volta ritornati sulla Terra però Weir, McKay e Sheppard notano che c'è qualcosa che non va.

Gli Athosiani che vivono sulla terra ferma sono costretti a essere evacuati a causa di un enorme uragano che si sta per abbattere sul pianeta. Tutto il personale viene mandato su un altro pianeta, tranne McKay, Elizabeth e Sheppard che rimangono in città per mettere in atto un piano che dia potenza agli scudi. Purtroppo, grazie a delle spie, un gruppo armato di Genii arriva ad Atlantide e s'impadronisce della città.

Sheppard cerca di trarre in salvo Weir e McKay e di riprendere possesso della città. Nel frattempo Teyla, Ford e Carson tentano di ritornare ad Atlantide volando attraverso la tempesta.

Sheppard, McKay e altri due scienziati atterrano su un pianeta per indagare su una nave Wraith che si è schiantata sulla superficie centinaia di anni fa. Purtroppo non tutti i membri dell'equipaggio sono morti...

Numerosi abitanti di Atlantide vengono infettati da un virus mortale, costringendo Weir a mettere l'intera città in quarantena.

Il team di Atlantide scopre un mondo abitato da una società pre-tecnologica che i Wraith hanno lasciato stranamente illeso. La squadra comincia delle trattative con la popolazione locale per avere un rifugio sicuro quando i Wraith arriveranno per sferrare il loro attacco.

Ad Atlantide viene scoperta una donna in sospensione animata. Una volta che l'anziana signora viene riportata in vita, la squadra scopre con stupore che si tratta della Dottoressa Weir, la quale ha viaggiato nel passato per raggiungere gli Antichi 10.000 anni prima.

La squadra scopre che sul pianeta Dagan si trova un ZPM, modulo energetico vitale per dare energia agli scudi che proteggono la città di Atlantide. Tuttavia la presenza di una misteriosa 'Fratellanza' e i loro contatti con i Genii, mettono in pericolo la squadra.

Cogliendo l'opportunità di poter inviare una breve trasmissione di dati alla Terra, i membri della spedizione registrano video messaggi per i loro cari. Nel frattempo Sheppard e Teyla partono per una missione di ricognizione per scoprire qualcosa di più sulla flotta di Alveari che si dirige verso Atlantide.

Teyla soffre di terribili incubi e con l'aiuto di Beckett e di sua nonna scopre di essere una discendente degli umani che, generazioni addietro, sono stati usati come soggetti per esperimenti genetici dai Wraith.

Un gruppo di navi Alveari si dirige verso Atlantide e la squadra è alla ricerca di un pianeta dove rifugiarsi e allo stesso tempo escogita un modo per distruggere la città prima che cada in mani nemiche. McKay guida una squadra nel tentativo di riattivare le armi degli Antichi che si trovano in orbita su una piattaforma.

Dalla Terra arrivano rinforzi per aiutare gli abitanti di Atlantide e i militari prendono controllo della città per prepararsi al conflitto imminente con i Wraith. Purtroppo la difesa subisce duri attacchi dai nemici e Elizabeth chiede un colloquio con il leader degli Genii per ottenere due testate nucleari da usare con i puddle jumper contro le navi Alveari.