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.

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...