En 1947, à peine Peggy Carter a-t-elle enfin arrêté Dottie Underwood qu'elle est envoyée à Los Angeles rejoindre l'équipe de Sousa pour une nouvelle enquête : une femme a été retrouvée assassinée, faisant le lien avec une série de meurtres, mais cette fois, le corps est piégé dans l'eau gelée d'un lac. Carter retrouve Edwin Jarvis pour l'héberger et l’aider dans l'affaire.

Les alliés de Chadwick voient d'un mauvais œil l’enquête de la SSR et vont fermer Isodyne. Peggy parvient alors à convaincre le Dr Wilkes de révéler le grand secret du laboratoire, qui fascine tant le futur sénateur et sa femme, Whitney Frost.

Peggy veut découvrir les secrets d'Isodyne et l'élément zéro. Howard Stark se penche donc sur les découvertes et apporte sa notoriété pour ouvrir les portes du club de dirigeants qui complote avec Chadwick, déjà au travail pour étouffer l’affaire.

Whitney Frost ne se montre plus en public, sa cicatrice au front devenant de plus en plus grande à mesure qu'elle tue grâce à l’élément zéro, aussi préfère-t-elle se consacrer au contrôle de ses capacités. Peggy la recherche pour comprendre l'état de Wilkes et trouver un moyen de le ramener à un état tangible. Avec Jarvis, elle retrouve Rufus Hunt, l'homme qui l’a agressé, devant le bureau de vote de Chadwick et parvient non sans mal à le kidnapper. Sousa les surprend mais les couvre et participe à l’interrogatoire.

En entrant en contact avec un morceau d'élément zéro du corps de Jane Scott, le Dr Wilkes parvient à se connecter à elle, redevenir brièvement tangible et localiser l'emplacement de son corps. Quand Peggy s'y infiltre avec Jarvis, ils surprennent Frost et Chadwick, venus pour la même raison. Mais l'appétit de l’actrice pour l'élément zéro devient grand et elle veut reproduire le test nucléaire effectué par Roxxon pour essayer de recréer de l’élément zéro. 

Wilkes se sent attiré par la faille créée par l'élément zéro et conçoit donc une chambre de confinement pour le maintenir, mais il a besoin d'élément zéro pour être tangible et la construire. Carter doit donc approcher Whitney Frost mais trop affaiblie par sa blessure, elle prend le risque de faire évader Dottie Underwood et de l'envoyer à sa place lors d'une réception de Chadwick, sous la surveillance de Jarvis. Underwood surprend alors une réunion du Conseil, au cours de laquelle Chadwick tente de piéger Frost.

Frost et le Conseil montent une couverture pour les morts des autres membres du Conseil, que la SSR refuse de croire. Frost fait de Manfredi son homme de main. Grâce à Ana Jarvis, Wilkes finalise sa chambre de confinement qui lui permet de redevenir tangible, une solution temporaire. Masters commence à interroger en vain Underwood, et Frost l'envoie récupérer l'uranium de Roxxon pour l’interroger elle-même et la torturer avec ses pouvoirs.

Ana survit à la balle mais elle ne pourra jamais avoir d'enfant. Frost veut convaincre Wilkes de participer au nouveau test nucléaire afin de créer à nouveau de l’élément zéro et contrôler ses pouvoirs. Carter et Sousa proposent d'échanger Wilkes contre l'uranium, ce que Frost accepte. Carter, Sousa et Thompson reçoivent de la part d'Howard Stark les plans d'un canon à rayons gamma capable de fermer la faille.

Carter et Jarvis s'échappent pendant que Sousa et Thompson retournent à la SSR. Manfredi cache Frost dans une usine abandonnée, où elle pourra tenter de récupérer l'élément zéro du corps de Wilkes. Thompson convainc Masters de se retourner contre Frost et utiliser le canon gamma pour elle, avant d'aller à la rencontre de Frost et lui révéler la trahison de Masters. Il souhaite en fait tuer Frost, Wilkes et Masters dans leur repaire, et retarde Carter et Sousa qui pourrait l'en empêcher. Quand Carter comprend les manigances de Thompson, elle demande à Samberly de fabriquer un brouilleur pour le détonateur. Elle infiltre ensuite le bâtiment pour libérer Wilkes, mais il choisit de rester, conscient de la dangerosité de son état. Thompson force Samberly à éteindre le brouilleur, alors que Frost commence à tuer Masters et que Wilkes relâche l'élément zéro qu'il possède.