Chargé de ramener Zoé, sa prisonnière, à Los Angeles, le marshall Jack Carter perd le contrôle de sa voiture dans un moment d'inattention. Son véhicule accidenté, il est bloqué le temps des réparations dans un petit patelin du nom d'Eureka.

Très vite, il découvre qu'Eureka est le théâtre d'événements des plus étranges. Jack n'est pas au bout de ses surprises...

Jack Carter n'a pas encore trouvé d'appartement à Eureka, mais il doit déjà assister à l'enterrement de deux de ses nouveaux concitoyens. En effet, Walter Perkins semble avoir été tué lors d'une expérience scientifique et son épouse, Susan, s'est vraisemblablement suicidée.

Mais lorsque celle-ci, bien vivante, vient en personne demander des explications à Jack, il doit éclaircir ce mystère avec l'aide de Nathan Stark, le nouveau directeur de recherche de Global Dynamics.