La stagione inizia con la celebrazione della fondazione di Eureka e un viaggio nel tempo. Una successiva linea narrativa orizzontale vede i protagonisti coinvolti nella missione spaziale Astraeus.
Ep. 1
Durante il 60esimo anniversario della fondazione di Eureka la vita dei cittadini viene sconvolta in più di un modo con l'arrivo di un misterioso trasporto militare, una proposta matrimoniale e l'arrivo di una nuova faccia in città.
Ep. 2
Mentre la Festa per la Fondazione continua, Carter e gli altri devono abituarsi alla nuova linea temporale e al Dottor Grant.
Ep. 3
Il Dr. Isaac Parrish, il brillante dirigente della sezione Armi-non-letali, è abbattuto perché sente che il suo lavoro non viene apprezzato. La sua ostilità e frustrazione, diventano improvvisamente virali, infettando chiunque con una furia selvaggia.
Ep. 4
A Eureka si sta celebrando la Settimana Spaziale e il Dottor Ramsey svela la sua nuova invenzione che potrebbe permettere agli umani di colonizzare Marte. Disgraziatamente un piccolo guasto nel macchinario minaccia di incenerire la città prima che il sogno colonizzatore possa avversarsi.
Ep. 5
Claudia Donovan si reca in visita a Eureka per verificare le affermazioni di Fargo sulle meraviglie tecnologiche della città, ma al suo arrivo si ritrova immersa in uno strano mistero che vede oggetti comparire all'improvviso in giro per la città.
Ep. 6
Carter e Kevin sono in campeggio, ma il loro viaggio nella natura potrebbe rivelarsi fatale a causa di un guasto alla Global Dynamics. Intanto Henry sta riflettendo se dire o meno la verità a Grace.
Ep. 7
Allison viene corteggiata da Carter e Grant, mentre Zoe nasconde a tutti i suoi sentimenti e Henry prova a conquistare Grace. Purtroppo l'atmosfera romantica ha breve vita perché le persone cominciano a trasformarsi in statue di pietra.
Ep. 8
Carter e Allison sono alle prese con delle persone tornate alla ribalta dal loro passato. Intanto il nuovo progetto della GD suscita l'interesse di Beverly Barlowe.
Ep. 9
Il D.E.D. scompare e Carter, Jo, Fargo e Allison indagano stavolta su Trevor Grant, che sembra avere delle connessioni con Beverly Barlowe.
Ep. 10
Carter non riesce ad entrare nello spirito natalizio, specie quando la città è circondata da un campo di forza. Fargo organizza la festa per il natale alla GD mentre Allison è piena di spirito vacanziero.
Ep. 11
Zane tormenta Jo per dettagli che lei non vuole svelare. Carter risolve dei problemi relativi al matrimonio di Andy e S.A.R.A.H. Zane e Fargo diventano improvvisamente capaci di volare.
Ep. 12
I doveri di Carter si estendono a quelli di babysitter quando Allison deve assentarsi per una conferenza medica. Nel frattempo uno scienziato appare al Café Diem.
Ep. 13
Jo riceve una sorta di upgrade con delle lenti che predicono delle infiltrazioni nel sistema di sicurezza. Allison è piagata dalle emicranie, così Carter organizza una vacanza. Fargo, nel frattempo, deve vedersela con un numero sovrabbondante di volontari quando annuncia una missione spaziale aperta ai civili.
Ep. 14
Jack si occupa di una rapina in banca che potrebbe essere collegata ai problemi che la città sta avendo con le leggi di gravità. Intanto Fargo e Isaac continuano con la loro rivalità, specie dopo che Holly e Parrish sono usciti insieme per un appuntamento.
Ep. 15
Zoe è tornata per una visita e una volta arrivata in città scopre insieme a suo padre che tutti gli abitanti sono privi di sensi.
Ep. 16
La Global Dynamics deve affrontare due minacce: la visita del Senatore Wen e insetti robot che divorano tutto quello che si trovano davanti.
Ep. 17
Il Dipartimento della Difesa manda un agente per fare il punto della situazione sulla relazione tra Allison e Carter. Jo decide di dedicarsi alla pianificazione del matrimonio tra Grace e Henry. Fargo sta riflettendo sulla sua relazione con Holly.
Ep. 18
E' giunta la settimana della nomina dei '20' e Carter e Allison propongono di dare dei memory gadgets ai candidati, cosa che farà emergere dettagli sulla vita personale dei concorrenti.
Ep. 19
Un'esplosione accidentale nei laboratori Astraeus manda Andy a Titan e il team deve organizzare un piano per salvarlo prima che sia troppo tardi.
Ep. 20
I partecipanti della Astraeus salutano e dicono addio ai loro amici e famigliari. Carter e Jo indagano sulle cause di un attacco a un convoglio presidenziale che potrebbero collegate alle anomali cosmiche che stanno minacciando Eureka.
Ep. 21
Carter e Blake preparano una festa natalizia a sorpresa per i ragazzi, ma un'ondata di energia si abbatte sulla città trasformando tutti in personaggi animati.
Un film, una serie, un attore o un doppiatore. Oppure una domanda: «chi doppia Woody?»
