La cittadina di Eureka è minacciata da molti droni parassiti che scappano durante un test anti-missilistico. Nel frattempo, Eva Thorne arriva ad Eureka per sistemare i danni provocati dai parassiti e dalla Global Dynamics.

Nathan Stark e Allison Blake, irritati dai tagli al budget di Eva Thorne, rimangono di stucco quando scoprono il modernissimo laboratorio che lei ha creato per Zane Donovan. Jack Carter è in visita da Henry quando riceve una chiamata molto urgente da Allison: uno scienziato è infatti scomparso senza lasciare tracce.

In città c'è una grande attesa per l'annuale festa canina; le cose però non vanno per il verso giusto, visto che i cani iniziano ad avere qualche problema. Zoe intanto si preoccupa delle conseguenze nella sua vita del programma di accelerazione fisica. Un terremoto rovina i piani di matrimonio di Allison.

Carter deve fare i conti con una strana esperienza: cade infatti in un loop di eventi ed è costretto a rivivere ripetutamente uno stesso giorno. Nel frattempo arriva in città Lexi, la sua sorella dallo spirito libero.

Eva Thorne porta alla Global Dynamics il famoso archeologo Sebastian Marx, che è determinato ad aprire una tomba contenente una mummia egiziana. L'egittologo di Eureka però avverte del pericolo di una maledizione se la tomba venisse aperta.

Carter accusa Lexi di essere un'irresponsabile dopo aver saputo che incoraggiava Zoe a saltare la scuola per partecipare a delle sessioni di yoga. Zoe però protesta con la decisione del padre. L'irritazione di Carter si manifesta anche nei confronti di Chuck, un amico di Lexi.

Eureka ha bisogno di un nuovo sindaco e parte la caccia ai candidati. La Thorne parteggia per il Dr. Herrera, mentre Fargo vorrebbe Vincent e Zoe fa propaganda per Lucas. L'attivismo politico di Zoe però ha delle conseguenze nel suo lavoro scolastico.

Una scoperta scientifica clamorosa e di portata mondiale vede finalmente la luce ad Eureka, ma di chi fidarsi per utilizzarla? Lo sceriffo Carter cerca di fare ordine ma deve anche affrontare una situazione difficile che tocca da vicino sua figlia Zoe.

A seguito del suo licenziamento dalla carica di sceriffo di Eureka, Carter si presenta ad un colloquio di lavoro al Dipartimento di Sicurezza Nazionale. Nel frattempo la vice-sceriffo Lupo scopre che il suo nuovo datore di lavoro sarà un robot.

Jo inizia a comportarsi in modo strano dopo aver eseguito un test del DNA; è probabile che la macchina con cui aveva eseguito il test fosse danneggiata. Il problema è che i sintomi si presentano proprio quando viene nominata sceriffo ad interim a causa dell'assenza di Carter.

Una serie di misteriosi eventi si verifica dopo che il Dr. Drechmeyer viene contattato da sua madre. Lexi intanto si gode una nuova maglietta che nasconde il suo pancione. Nel frattempo Carter deve vedersela con una strana situazione: ad Eureka infatti gli oggetti iniziano a muoversi da soli.

Ad Eureka si tiene un importante torneo di bowling: una squadra arriva addirittura dalla famosa Area 51 e porta con sé un po' di confusione. Lo sceriffo Carter cerca allora di indagare sui nuovi arrivati e scoprire qualcosa in più su di loro.

Per qualche strano motivo ad Eureka dei giovani ragazzi costruiscono una base di atterraggio per un'astronave aliena, che puntualmente si presenta e atterra in città. Carter si mette subito ad indagare e scopre che sulla navicella c'è una bandiera degli Stati Uniti, e che quindi potrebbe essere stata creata dagli umani.

Un uomo viene ucciso e un altro rimane ferito: Henry si rende allora conto di dover fare i conti con il proprio passato per salvare la vita di tutti gli abitanti di Eureka. Nel frattempo Jo e Jack restituiscono ai proprietari gli oggetti trovati nelle torri.

Jack deve indagare sulla misteriosa morte di alcuni scienziati che sono inspiegabilmente annegati in una sostanza poco liquida. Nel frattempo, Allison decide di sperimentare una nuova terapia per il suo bambino.

Tess avvia un progetto relativo ad una capsula del tempo. Il tentativo di cancellazione della storia di Fargo ha degli effetti collaterali e due persone si ritrovano intrappolate nella Sezione 5 con problemi di amnesia.

Il primo giorno di Tess come nuova direttrice della Global Dynamics è parecchio noioso, almeno fino all'inatteso arrivo di Taggart e al forte sbalzo di temperature causato da un nucleo freddo in arrivo dall'Artide.