2010年，Zoe正在庆祝自己的毕业，Eureka的居民们也在享受着快乐生活。Henry已经娶了他心爱的女科学家Kim为妻；Carter和Allison也幸福地走到了一起，Allison已经怀上了Carter的孩子。突然，Fargo冲进来打断了毕业仪式，把Carter和Allison带回Global Dynamics一起解决一个可怕的神秘事件：在高度机密的第五区，一个女人的尸体嵌在墙里，被奇怪的强辐射烧得面目全非。 作为Global Dynamics的现任主管，Henry宣布尸体的DNA已经被辐射严重毁坏，无法辨识身份。而奇怪的辐射就来自Stark那块神秘的人造物。Stark几年前已经被解雇了，那个东西现在被安全地保存在第五区。 Kim想通过DNA重建的方式来辨别尸体的身份，而Allison和Carter则返回了女儿的毕业庆典。令人感到惊奇的是，Carter那辆本该成为古董的2007年的老吉普车突然出现在大街上，险些酿成车祸。因为尸体似乎也来自另一个时空，Fargo认为唯一的解释就是：Eureka正在经历时空异常现象，罪魁祸首就是Global Dynamics已经封存多年的那台粒子加速器。这台可以操纵时间的机器从诞生之日起，就带来了巨大的灾难（参见第一集）。 在调查中，Carter发现Eureka目前只有一个人既有操作机器的许可，又熟悉相关的量子学理论知识，那就是Henry。此时，Kim发现了更加令人胆寒的事实：那具尸体就是她自己。Kim、Carter、Allison前去质问Henry，Henry痛苦地承认了一切。他说，2006年10月，Kim在帮助Stark从神秘物件中提取核心样本时，死于核辐射。极度悲伤的Henry想方设法取代Stark成为了Global Dynamics的主管，并获得了操作粒子加速器的许可。他于是利用这个机器回到Kim死亡的那一天，挽救了她的生命，也因此而制造了第二条时间线－－Eureka顺着这条时间线度过了四年。但原始时间线仍然没有消亡，两条时间线处于竞争状态。时空异常现象只会越来越严重，最终将撕裂整个时空间。 Henry希望Carter冒险回到过去纠正一切，但如果Carter成功抹掉了第二条时间线－－也就是说将时间调整回2006年，他和Allison建起的这个家将不复存在，而Kim的死将再次令Henry陷入无法自拔的痛苦。时空异常现象变得越来越具破坏性了，Carter、Henry、Kim和Allison必须在短暂的个人幸福和拯救世界之间作出最终抉择。