15 mois après les événements d'Artic Biosystems, une nouvelle équipe du CDC accompagné du bio-toxicologue Kyle Sommer enquête sur une potentielle épidémie sur Windjammer dans le Nord du Pacifique. Leurs recherches les orientent vers une île occupée par un mystérieux culte mené par le charismatique Michael. Pendant ce temps, 30 ans dans le future, Walker se rend sur la même île pour partir à la rechercher Alan Farragut.

L'équipe du CDC, dirigé par Peter Farragut, doit faire face, à deux cas d'infection. Hélas, l'un des patients, Isaac, reste introuvable. Avec l'aide de Michaël, le maître de l'étrange confrérie, les scientifiques commencent à la fois leurs recherches sur l'agent pathogène et la traque du malade en fuite. Jordan, aperçoit Alan, qui semble appartenir à la secte. Elle parvient à lui parler et lui révèle son secret.

Peter et Jordan quittent la sécurité que leur apporte l'abbaye et n'hésitent pas à prendre des risques pour récupérer des spécimens oubliés. C'est alors qu'ils découvrent ce qui vit dans les bois. Pendant ce temps, soeur Amy ourdit un sombre complot en vue d'éloigner l'équipe de façon définitive. Hatake fait, quant à lui, son grand retour. Il semble avoir totalement perdu pied...

Michael lutte pour garder l'abbaye sous contrôle pendant que l'équipe du centre remonte la piste menant à la source du pathogène. Dans le futur, Walker tente désespérément de fuir son père devenu fou...

En révélant le secret de son frère, Peter les plonge tous les deux dans l'embarras. Pendant ce temps, Kyle est déterminé à agir avec efficacité : il met tout en oeuvre pour placer en quarantaine la ruche et le verger infectés dans le futur. Il résiste également aux multiples tentatives de séduction d'Amy. Quant à Julia, elle se remet de sa fuite avec Caleb...

L'équipe du centre se rend compte que le virus se répand à travers un champignon qui ressemble à celui de la pomme, alors que celles-ci ne semblent pas être touchées. Amy suspecte Michael d'avoir tué Agnès et est dégoutée à l'idée de porter son enfant...

Sur l'île, les choses vont de mal en pis. A son réveil, Alan ne parvient à rassembler que des souvenirs plutôt flous. Il se rappelle simplement avoir emmené Sarah dans une pièce où de sanglantes opérations ont été conduites. De son côté, Michael apprend qu'Amy porte ses enfants et commence à perdre le contrôle de ses disciples. Cependant, Julia découvre l'existence de l'île et décide de s'y rendre...

Les secours arrivent sur l'île pour rapatrier l'équipe du CDC et continuer les recherches sur la source du pathogène. Pendant ce temps, Amy doit affronter les plans de Michael...

Julia Walker et Sergio Balleseros se rendent sur l'île pour découvrir la méthode secrète de Michael. Tandis qu'ils parviennent à l'abbaye, Alan, Kyle et Winger partent en forêt. Ils se lancent à la recherche de l'arbre à sève rouge, appelé «l'arbre qui saigne», qui pourrait constituer un remède efficace contre l'agent pathogène. Leur mission s'annonce donc des plus importantes. Quant à Amy, elle demande à Sarah de lui conférer l'immortalité...

Alors que Kyle est infecté, la course contre la montre pour trouver l'arbre à la sève rouge commence. A l'abbaye, Amy fait un marché avec Julia et Sarah pour obtenir l'immortalité...

Dans le but de conférer le don d'immortalité à Amy, Walker tente de lui implanter le bébé de Sarah. Pendant ce temps, la Navy met en place une stratégie baptisée «Plan B», une solution radicale pour s'assurer que le virus et les personnes infectées ne quitteront jamais l'île. Ils s'apprêtent en effet à y déverser un agent chimique capable de tuer au moindre contact. Peter et Anne, de leur côté, tentent de reconstituer leur communauté dévastée...

La relation d'Alan et Walker arrive à un point de non-retour alors que les tensions avec son frère atteignent leur paroxysme. Kyle fait son maximum pour protéger une possible cure pour le virus : Soren...