Peggy si trasferisce a Los Angeles per aiutare Sousa, diventato il nuovo capitano del dipartimento occidentale della Strategic Scientific Reserve (SSR), nelle indagini che riguardano un bizzarro caso di omicidio, il quale coinvolge un misterioso assassino e la Isodyne Energy.

Peggy ha un appuntamento con Wilkes per scoprirne di più su Isodyne Energy, un incontro che porterà alla luce il fallito tentativo della società di replicare il successo del Progetto Manhattan, e le conseguenze di quest'ultimo. Nel frattempo le ambizioni di Chadwick vengono messe a freno da un consiglio segreto, mentre la moglie Whitney Frost arranca nel mondo sessista del cinema.

Mentre le indagini portano alla luce il tentativo da parte della Isodyne di far spacciare Wilkes come spia comunista al servizio dei russi, Peggy incontra Whitney Frost per chiederle di un possibile coinvolgimento nella società del marito. Nel frattempo Howard Stark decide di aiutare dopo aver visto il filmato dell'involontaria creazione della Materia Zero, mentre Thompson comincia a sospettare delle intenzioni di Vernon Masters.

Dopo aver scoperto la vera identità di Whitney Frost, Peggy e Jarvis decidono di pedinare il marito, e nel farlo scoprono l'identità dell'uomo che li ha attaccati. Nel frattempo la situazione di Wilkes continua a preoccupare, mentre le indagini dell'SSR vengono interrotte dall'intervento di Vernon Masters.

Quando Peggy e Jarvis scoprono che Whitney Frost è alla ricerca di una bomba atomica per acquisire ancora più potere dalla Materia Zero, il duo si unisce a Sousa, Rose ed uno scienziato della SSR per tentare di impedirglielo. Nel frattempo Daniel trova il coraggio di chiedere in sposa Violet.

Dopo essersi ferita nel faccia a faccia con Frost, Peggy è costretta ad estremi rimedi, e decide quindi di aiutare Dottie Underwood ad evadere la prigione dell'SSR e ad aiutarla nel piano per salvare Wilkes. Nel frattempo Chadwick porta la moglie al cospetto del consiglio.

Peggy pianifica una missione per cercare di salvare Dottie dalle grinfie di Frost, ma quest'ultima, dopo aver usato i suoi poteri, ha abbastanza informazioni per tendere una perfetta trappola all'agente SSR. Nel frattempo Sousa cerca di tenere a debita distanza da Smith, mentre Manfredi sceglie da quale parte stare.

Dopo essersi messi in contatto con Manfredi, Peggy e Daniel propongono uno scambio con Whitney Frost: l'uranio che le serve in cambio di Jason Wilkes. Nel frattempo Stark trasmette a Jarvis una serie di istruzioni per un'invenzione che potrebbe eliminare la Materia Zero, mentre Ana supera l'intervento a cui è stata sottoposta, ma ad un caro prezzo.

Peggy è costretta ad allearsi con Masters quando Thompson e Sousa riescono ad accordarsi con il capo dell'SSR su un piano per eliminare Frost. Nel frattempo Wilkes è sempre più instabile, e l'ex star di Hollywood cerca di usarlo per ottenere ancora più potere.