Durante il 60esimo anniversario della fondazione di Eureka la vita dei cittadini viene sconvolta in più di un modo con l'arrivo di un misterioso trasporto militare, una proposta matrimoniale e l'arrivo di una nuova faccia in città.

Mentre la Festa per la Fondazione continua, Carter e gli altri devono abituarsi alla nuova linea temporale e al Dottor Grant.

A Eureka si sta celebrando la Settimana Spaziale e il Dottor Ramsey svela la sua nuova invenzione che potrebbe permettere agli umani di colonizzare Marte. Disgraziatamente un piccolo guasto nel macchinario minaccia di incenerire la città prima che il sogno colonizzatore possa avversarsi.

Carter e Kevin sono in campeggio, ma il loro viaggio nella natura potrebbe rivelarsi fatale a causa di un guasto alla Global Dynamics. Intanto Henry sta riflettendo se dire o meno la verità a Grace.

I partecipanti della Astraeus salutano e dicono addio ai loro amici e famigliari. Carter e Jo indagano sulle cause di un attacco a un convoglio presidenziale che potrebbero collegate alle anomali cosmiche che stanno minacciando Eureka.

Carter e Blake preparano una festa natalizia a sorpresa per i ragazzi, ma un'ondata di energia si abbatte sulla città trasformando tutti in personaggi animati.

Il Senatore Wen arresta il gruppo di ricerche e Kevin disegna uno strumento in grado di trovare l'astronave Astraeus che è ancora mancante dopo quattro mesi. Purtroppo la messa a punto del progetto si ferma quando Andy e Carter sono arrestati per aver rubato un componente essenziale alla macchina.

Beverly Barlowe si fa di nuovo viva a Eureka per chiedere l'aiuto di Carter per liberare l'equipaggio della Astraeus. Il piano di salvataggio trasferisce Carter nel mondo virtuale dell'equipaggio.

Fargo è convinto che Holly si trovi ancora nel computer Matrix ma il Dipartimento della Difesa è determinato a cancellare il disco rigido eliminando per sempre la possibilità di salvare la dottoressa Marten.

Carter subisce un dosaggio di una droga che lo rende più intelligente ma le sue teorie mandano all'aria le leggi della fisica mettendo in pericolo i suoi amici e l'intera città.

Gli abitanti di Eureka vengono rapiti e sostituiti da doppioni. Allison, Fargo e Zane cercano di capire cosa sta succedendo prima di essere rapiti a loro volta.

Il Dipartimento della Difesa ha deciso di chiudere Eureka, ma l'evacuazione della città è ritardata dall'apparizione di un tunnel spaziale.