Une succession de morts mystérieuses sème le trouble à Eureka : les victimes meurent par combustion. Les habitants cherchent une explication, évoquant la théorie de Taggart sur les éclipses, ou encore l'effet phénix... Carter mène l'enquête et découvre que des radiations émises par l’artefact se sont échappées de la chambre forte. Une course contre la montre commence pour sauver les deux autres personnes ayant été exposées : Nathan et Kevin.

Alors que le système informatique est en maintenance, une invention révolutionnaire, appelée « armure de combat multi-application », disparaît du coffre de la Global Dynamics. Quelqu'un place le dispositif dans la veste de Fargo, créant autour de lui un champ magnétique qui ne cesse de s'étendre. Carter doit faire équipe avec Stark pour sauver Fargo. Mais bientôt, Allison autorise les forces de police à l'abattre afin d'éviter toute catastrophe.

Stephen Whiticus, un brillant scientifique, a créé une machine capable d'inverser les effets du réchauffement climatique. Mais elle engendre une glaciation qui détraque complètement le climat et menace bientôt Eureka. Par ailleurs, l'ex-femme de Jack, le docteur Abby Carter, se rend à Eureka pour les 16 ans de Zoe : elle a des choses à annoncer à sa fille !

Après avoir reçu un coup sur la tête, Carter se retrouve sans le savoir dans une Eureka parallèle. Il ne réalise pas immédiatement ce qui lui arrive, mais bientôt, les habitants commencent à disparaître mystérieusement de la ville et de la mémoire des gens... Jack doit vite prendre conscience qu'il évolue dans un monde parallèle et qu'il est en réalité au bord de la mort, sur un lit d'hôpital, suscitant la curiosité et l'inquiétude de toute la ville.

Des débris spatiaux menacent de tomber sur Eureka. Carter soupçonne le congrès scientifique de l'université de Tesla, mais il découvre bientôt qu'un projet pour l'exploitation de l'énergie solaire a transformé par accident la Global Dynamics en un gigantesque aimant, attirant dans son champ magnétique tous les objets métalliques qui gravitent dans l'espace...

Lors d'un accident de la route, un camion de la Global Dynamics déverse un produit toxique dans l'atmosphère d'Eureka. Les habitants ont un rêve prémonitoire sur la mort du conducteur. Ces rêves communs, s'ils embarrassent la plupart des membres de la communauté, aident Allison à comprendre ce qui se passe dans la tête de Kevin.

Pierre Fargo, le grand-père de Douglas, est accidentellement « dégelé » dans le laboratoire cryogénique de la Global Dynamics. Il affirme avoir été placé là contre son gré : André Sandrov, un scientifique, l'aurait piégé pour s'approprier ses découvertes et serait devenu célèbre grâce à elles. Mais Pierre n'a que peu de temps à vivre à cause de l'opération... Il s'engage donc dans une course contre la montre pour récupérer la propriété de son travail et retrouver l'amour de sa vie.

Des scientifiques veulent recréer le Big Bang en laboratoire afin d'étudier l'histoire de l'Univers. L'expérience est à haut risque, mais elle se déroule comme prévu... jusqu'à cette nuit où les habitants d'Eureka deviennent tous stupides ! Avec l'aide de Jo, Zane et un nouveau génie dépêché sur place par Global Dynamics, Carter doit déterminer les causes de cette chute du QI dans la ville et trouver une solution avant que l'expérience ne déclenche un nouveau Big Bang.

Carter devient invisible après avoir été en contact avec une substance radioactive ayant également rendu invisible la voiture de Zoe. Il réalise que le scientifique de la Global Dynamics qui travaillait sur ce projet d'invisibilité pourrait être responsable des récentes disparitions. Carter se rapproche de Callie Curie, une ancienne scientifique qui tient désormais le pressing local. Pendant ce temps, Zoe oublie Jasper dans les bras de Lucas, qui travaille avec elle sur un projet pour le lycée.

Des adolescentes devenues muettes, des employés de la Global Dynamics qui se mettent à rougeoyer, de l'eau transformée en sang et une obscurité totale sont autant de problèmes qui sévissent à Eureka. Est-ce un plaie qui s'abat sur Eureka ou une nouvelle expérience qui a mal tourné ? Carter doit enquêter.

Carter devient l'objet des convoitises de toutes les femmes d'Eureka. Callie se sent un peu délaissée, tandis que Carter cherche la cause du phénomène. Il apprend vite, grâce à Henry, que la responsable est une bactérie piégée depuis des milliers d'années et qui a été libérée. Quand la climatisation de la ville se remet à fonctionner, la bactérie est diffusée dans l'atmosphère et tous les hommes deviennent irrésistibles.

Tous les métaux se transforment en or, à la grande joie des habitants d'Eureka. Quand les objets en or commencent à se détériorer, Christopher Dactalos est le principal suspect. Parallèlement, Nathan Stark ramène Beverly Barlowe de Guantanamo et essaye de lui soutirer des informations sur le lien entre Kevin et l'artéfact. Henry apprend qu'elle est revenue et veut la rencontrer. Mais un imprévu menace bientôt toute la ville...

La Global Dynamics est verrouillée automatiquement quand un virus est détecté dans l'air, emprisonnant des employés à l'intérieur. Carter et Stark mettent leurs différends de côté et essayent d'écarter la menace avant que le ministère de la Défense ne le fasse pour eux, en détruisant tout organisme vivant au sein du complexe... Pendant ce temps, Henry souhaite contenir l'énergie de l’artefact, qui commence à occuper toutes les pensées de Kevin...

Eureka est menacée par un drone intelligent après un test de missile. Pendant ce temps, Eva Thorne, surnommée « la fossoyeuse » après avoir démantelé et redressé de nombreuses entreprises, arrive à Eureka pour étudier les dépenses de Global Dynamics.

Le Shérif Carter et Allison enquêtent sur la mystérieuse disparition d'un scientifique en atmosphère confinée. Pendant ce temps, Eva Thorne essaie de mesurer la rentabilité d'Eureka.

La foire annuelle des chiens d'Eureka bat sont plein et se termine par l'explosion d'un canidé robot. Pendant ce temps, le shérif Carter fait l'expérience d'un tremblement de terre, Zoe pense quitter le programme de physique accélérée et Allyson essaye sa robe de mariée.

Le jour du mariage d'Allison et de Stark, Carter se retrouve coincé dans une boucle temporelle le forçant à revivre encore et encore le même jour. Pendant ce temps sa sœur, Lexi, est de passage en ville...

Lorsque les chercheurs de Global Dynamics ouvrent une tombe égyptienne, des phénomènes étranges se manifestent. Fargo commence à penser qu'il s'agit de la malédiction de la momie. Malédiction ou pas, il semble que l'occupant de la tombe se soit en tout cas volatilisé. Carter mène l'enquête.

Un mystérieux super-héros capable de traverser les murs commence à faire parler de lui à Eureka... en grande partie à cause les dégâts qu'il provoque à chacune de ses apparitions ! Pendant ce temps Zoé et ses amis découvrent au sein de leur lycée un passage conduisant à des souterrains dans lesquels ils ne tardent pas à se perdre.

La course à la mairie d'Eureka est interrompue par le partenaire de science de Zoe, qui a fait apparaître un second soleil au dessus de la ville.

Pendant qu'Eva Thorne se prépare à sceller le complexe militaire souterrain, la vie de Zoe est mise en danger parce que son corps commence à prendre rapidement de l'âge.

Après avoir licencié le shérif Carter, le général Mansfield le remplace par un robot baptisé « shérif Andy ». Jo Lupo, écœurée par cette décision, rend son badge. Les lois de la gravité semblant s'être déréglées, la ville d'Eureka court maintenant un grave danger.

Carter entre en chambre d'isolation pendant 48 h afin de passer son test de re-certification laissant Jo en charge du bureau, de la ville, et de Zoe. Celle-ci manque de s'électrocuter en se servant du scanner d'ADN et remarque que la machine a été sabotée. Elle est bien décidée à trouver le responsable. Cependant l'électrocution a laissé quelques traces en Jo, et celle-ci ne semble plus tout à fait la même...

Une série de mystérieux évènements se succèdent après que le docteur Drechmeyer a été contacté par sa mère décédée, une célèbre voyante. Il s'affaire alors à détecter la présence de fantômes...

À Eureka a lieu le tournoi biannuel de bowling opposant Fargo Lucas à son rival Toby Bismark ainsi que leurs équipes respectives. Tous les coups sont permis pour remporter la victoire quand soudainement les membres de l'équipe d'Eureka deviennent tous verts !

Zoe explique à son père que le nouvel asphalte d'Eureka permet de conduire les véhicules automatiquement. Carter découvre que des adolescents somnambules pillent la ville pour construire des champs d'énergie. Quelque chose ou quelqu'un semble avoir pris le contrôle des jeunes pendant leur sommeil. Quant à Fargo, il s'achète une nouvelle voiture et revend Tabitha, son ancien véhicule, qui ne compte pas se laisser faire...

Henry découvre une femme dans son vaisseau d'exploration. Celle-ci ressemble à s'y méprendre à Kim, son ex-petite amie, morte deux ans plus tôt. Troublé, il opère toute une batterie d'examens sur elle.

Une « baby shower » est organisée en l'honneur de Tess pour l'arrivée de son enfant. Les cadeaux apportés par Monroe, Draper et Bell présents à cet évènement rivalisent d'ingéniosité. Le lendemain matin le docteur Monroe est retrouvée noyée dans sa voiture sur une route sèche. Jack enquête sur les circonstances étranges de ce décès...

Tess met en place un nouveau système qui permet aux gens d'enregistrer leurs souvenirs. Fargo est surpris dans le bureau de celle-ci en train de fouiller dans son ordinateur. Carter s'aperçoit que les gens qu'il croise on perdu la mémoire, il décide d'aller voir Tess à son laboratoire...

Allison étant partie en congé maternité, Tess devient la responsable de Global Dynamics. Anxieuse, elle espère que la journée sera tranquille et sans incident. Mais la ville d'Eureka est victime d'une vague de froid polaire...

Carter passe une très mauvaise journée. Zoe est sur le point de partir étudier la médecine à Harvard et Tess décrochent un travail en Australie. C'est alors qu'une perturbation magnétique arrive sur Eureka.