Diggle e Felicity viaggiano verso l'isola di Lian Yu, dove Oliver è ritornato abbandonandosi alle spalle la città di Starling City e la morte di Tommy. Una volta tornato a casa non solo se la dovrà vedere Isabel Rochev agguerrita azionaria pronta ad acquistare tutta la Queen Consolitade, ma anche con gli Incappucciati, un gruppetto di giustizieri mascherati che si rifanno agli ideali di Oliver. Nel frattempo Thea continua la sua relazione con Roy che riesce a convincerla ad andare a trovare sua madre in prigione.

Oliver scopre che il farmaco che viene inviato al Glades Memorial viene dirottato da dei ladri, e che senza un afflusso di rifornimenti, l'ospedale chiuderà. Roy cerca di fermare i ladri ma viene arrestato dall'Agente Lance. Oliver si scontrerà poi con China White e il suo nuovo partner Bronze Tiger. Nel frattempo Laurel cerca un modo per catturare Arrow.

Lance scopre che il criminale Barton Mathis, che aveva arrestato anni prima,è scappato di prigione per ritornare a torturare ed uccidere donne. Felicity si offre come esca per aiutare Oliver, Diggle e Lance a catturarlo, ma il piano va a rotoli. Furioso, Mathis rapisce Laurel.

Oliver scopre di un uomo che si fa chiamare The Mayor traffica armi illegali nel Glades, così organizza un evento di beneficenza per ripulire la città dalle armi. Sfortunatamente, The Mayor rovina l'evento con la sua gang, ferendo Sin. The Canary è furiosa quando scopre quando scopre che la sua amica è finita in ospedale, ed incomincia a cercare vendetta.

Oliver cerca di convincere Canary a parlare del suo passato, senza successo. Tuttavia, dopo che i due vengono attaccati da un killer addestrato dalla Lega degli Assassini, Canary confessa come sia collegata a quel gruppo. Nel frattempo a Moira viene fatta una proposta: dichiararsi colpevole ora e evitare la pena di morte.

L'agente A.R.G.U.S. Amanda Waller informa Diggle che Lyla è scomparsa dopo aver seguito una pista su Deadshot che l'ha portata a Mosca. Diggle allora decide di dirigersi in Russia, e Oliver e Felicity si uniscono a lui. Le cose si complicano quando Isabel insiste per unirsi "viaggio di lavoro" di Oliver.

Oliver è preoccupato quando una misteriosa malattia colpisce la città, infettando centinaia di persone, tra cui Diggle. Vengono trovate tracce di Vertigo nel sangue di Diggle e Oliver scopre che il Conte è evaso di prigione.

Una rapina apparentemente impossibile alla Divisione delle Scienze Applicate delle Queen Consolidated porta il poliziotto/scienziato di Central City, Barry Allen in città. Riconducendo la rapina ad un caso simile già accaduto in passato, Barry si offre di aiutare Oliver e la squadra con l'inchiesta.

Dopo la lotta contro Cyrus Gold a.k.a. l'Acolyte, Oliver viene drogato e lasciato a morire. Determinato a curarlo, Felicity prende una decisione rischiosa: la cura provoca Oliver ad avere allucinazioni e ciò che vede lo costringe a confrontarsi con il suo passato.

Oliver deve affrontare una nuova minaccia quando delle bombe incominciano ad esplodere in tutta Starling City. Felicity scopre che l'uomo dietro gli attentati è Mark Sheffner alias Shrapnel, che intende uccidere Sebastian Blood.

Oliver non sa che fare dopo che Laurel rintraccia Arrow chiedendogli di indagare su Sebastian Blood. Oliver è incerto se credere alle sue accuse contro l'uomo che ha pubblicamente sostenuto per il ruolo di sindaco, ma poi decide di fidarsi di Laurel.

Arrow si offre di allenare Roy per aiutarlo a controllare la sua nuova superforza. Il ragazzo però si rifiuta a meno che il vigilante non gli riveli la sua vera identità. Nel frattempo, Bronze Tiger scappa di prigione e ruba la macchina dei terremoti di Malcolm per venderla al miglior offerente.

Oliver e Lance cercano di convincere Sara a rimanere in città, e finalmente arriva il momento di riunirla con la sorella Laurel e la madre Dinah. Ma anche il passato di Sara viene rivelato quando a Starling City arriva Nyssa Al Ghul, combattente della Lega Degli Assassini, che rapisce Dinah nel tentativo di riportarsi Sara con sè.

Sara fa adesso parte della squadra e Felicity si sente un po' messa in disparte. Nel frattempo William Tockman, alias The Clock King un esperto ladro con uno strano marchingegno, incomincia a rapinare le banche di Starling City.

Oliver assale la nave di Ivo con Sara e Slade. Uccidere Ivo è la priorità più importante, per impedire che dica a Slade che in fondo è colpa di Oliver se Shado è stata uccisa. Le cose non vanno come previsto, e a ostacolare il cammino ci si mettono gli effetti del Mirakuru che su Slade sono impressionanti.

Oliver si prepara a combattere Slade, mentre Diggle viene reclutato da Amanda Waller per una missione che ha a che fare con una sua vecchia conoscenza in Afghanistan: la squadra che lo accompagnerà però è composta da Deadshot, Shrapnel e Bronze Tiger.

Frank Bertinelli viene arrestato, e sua figlia, Helena, torna in città. Laurel viene messa a capo di questo caso e Oliver e Sara cercheranno di proteggerla quando Helena decide di prenderla in ostaggio.

Slade rapisce Thea e le ripercussioni sono enormi: alcune scelte di Oliver vengono criticate da alcuni membri della sua squadra. Nel frattempo, Isabel fa la sua mossa per prendere il comando della Queen Consolidated.

La battaglia per eliminare Slade ha ufficialmente inizio: tutta la squadra si mette in gioco per porre fine a quest'inferno. Un membro del team finisce in ospedale e mentre Slade incomincia a creare il suo super-esercito, rapisce Thea e Oliver deve decidere tra il bene della sua famiglia e quello della sua città.

Il potere del Mirakuru ha preso il sopravvento su Roy che ha incominciato a disseminare il panico per tutta la città. Oliver vuole fermarlo ad ogni costo, ma Sara pensa che ormai l'unico modo per farlo sia porre fine alla sua vita.

Oliver capisce che l'unico modo per fermare la follia di Slade è arrendersi di fronte a lui. Felicity e Diggle sono convinti che ciò porterà Oliver alla morte, così cercano di fermarlo ad ogni costo.

Olive raduna la sua squadra, quando l'esercito di Slade incomincia ad attaccare la città di Starling City. Nel frattempo Felicity riceve una telefonata dai Laboratori S.T.A.R. che potrebbe cambiare le sorti del gioco. Per Thea è invece arrivato il momento del faccia a faccia con suo padre, quando Malcom Merlyn torna in città per unirsi alla battaglia finale.