ロシアの原子力衛星が軌道を外れてカリフォルニア州に落下しそうになり、国土安全保障省のアドリアナ・モリナ新長官はケイブを復職させ、スコーピオンに衛星軌道変更を依頼する。だがウォルターは事故の後遺症に苦しみ、ペイジへの想いに集中を乱される。

ケイブが昔クロアチアで救った娘の依頼で、チームはキューバに戦争犯罪人を探す。

日系ギャングが判事の命を狙い、探っていた刑務所内の情報屋が殺される。シルヴェスターは暗号を解いて判事を守るため、刑務所に潜入する。だが予想外の事態に、チームはレイの助けでシルヴェスターの脱獄を図る。シルヴェスターはメーガンへの恋を認める。

国土安全保障省副長官のクーパーが、カリフォルニア沖の海底ケーブルに仕掛けられた盗聴器の調査を依頼する。ハッピー、ウォルター、ケイブが原潜に乗り込むが、盗聴器が爆発して原潜は危機に陥る。トビーはハッピーへの想いをつのらせるが、ハッピーはチェットと言う男とデートし続ける。

チームはスマート・ビルディングの開発に参加する。だが行きずりの女がウォルターのコンピューターにウイルスを仕込み、ビル全体が感染して人々を閉じ込め火事を起こす。チームは消火と犯人探しに奔走する。

ペイジとラルフの乗る地下鉄が暴走して、ウォルターは命をかけて列車を止める。トビーは初めてのボクシングの試合でKOされる。ハッピーはチェットからコメディの指導を受けていたことがわかる。

ウォルターはメーガンの病状の悪化に動揺して実現困難なな解決法を思いつき、費用のためにCIAの飛行機を探す仕事を引き受ける。チームは飛行機を探してエリア51に行きあたる。過激な治療を望まないメーガンの意をくんだシルヴェスターとウォルターは対立する。

チームはMI6の依頼でアフリカ某国の大使の武器取引を阻止しようとするが、国連に潜入した作戦の途中でMI6はチームを脅迫して大使を暗殺させようとする。一方、ウォルターは裁判所命令でメーガンに苦痛を伴う治療を強制するが、シルヴェスターがメーガンと結婚して命令を取り消させる。

メーガンの症状が悪化して両親が病院を訪れるが、致死性の菌が院内に広がって感染者が次々と倒れる。消毒液にさらされ続けたシルヴェスターの体に菌を殺すスーパーバクテリアが宿っている事がわかり、院外のラルフとケイブがバクテリアを培養し、院内に散布して菌を殺す。ウォルターはメーガンの死を看取る。メーガンのビデオがウォルターに届き、愛することを恐れないよう語りかける。ウォルターは疎遠だった両親に心を開き、ペイジの手を握りしめる。

メーガンの死の6ヶ月後、連邦準備銀行のシステムがハッキングされて2.5億ドルが要求され、関わった教授が殺される。チームは大学に潜入して犯人を探し、量子コンピューターに侵入して事態を解決する。ウォルターは、かつてレイの同僚消防士が死亡した事故の原因を突き止め、レイは罪悪感から解放される。

ウォルターはメーガンの遺灰を持ち歩き、ひとり言の習慣をつけ、フェレットを溺愛するようになる。クリスマスイブの夜、チームはダムの崩壊を防ぎ、下流の町を洪水の危険から救う。ウォルターはロケット研究の賞金を棒に振り、亡き姉のためにロケットを打ち上げる。

ドローンを制御する衛星に不具合が生じ、アメリカ軍部隊は危機に陥る。チームは衛星が上空を通過する南極に飛んで修復を図る。だが猛吹雪が迫り、チームは部隊と仲間の両方を救わなくてはならない。

シルヴェスターの父で退役将校のケンは、ナチスの幻の兵器"太陽砲"がアフリカにあることを知り、スコーピオンに援助を求める。チームはアフリカに飛び、ウォルターは独裁者に近づき、シルヴェスターは疎遠だった父と理解しあう。

国土安全保障省の前長官で今はNASAに勤務するメリックが、ロケット打ち上げの援助をスコーピオンに依頼する。ウォルターのデート相手のリンダが体に爆弾をつけられて現れ、爆弾魔はロケット打ち上げを妨害しないと爆発させると脅迫する。チームはロケットが爆発するよう仕向けるが、宇宙飛行士がロケットに乗り込む予定であることが分かる。

喧嘩の絶えないウォルターとトビーが心理療法を受けている時に、ロサンゼルスを大地震が襲う。チームはコリアタウンの下のガス爆発を食い止めようとする。

ウォルターはトビーとハッピーの交際を禁止し、チームはトビーを後に残してメキシコの麻薬業者によるドローンでの麻薬輸送を阻止しようと出かける。だが捜査官が負傷し、ハッピーはトビーの指示で手術を行う。

シルヴェスターはメーガンのための命名権を買うためにクイズショーに出る。ケイブの幼馴染が、中米の国に生物兵器を密輸しようとする業者の情報を持ち込み、チームは業者に潜入する。ハッピーはトビーのギャンブル性向に悩む。

ウォルターは事故に会い、病院で心臓移植を待つ、珍しい血液型の少女に会う。だが郡全体の輸血パックのラベルが混乱させられて、珍しい伝染病にかかる患者が続出する。チームはラベルの混乱を正し、少女の手術を成功させなければならない。

チームはケイブと国土安全保障省の新人ティムと共にアフリカのジブチに監視装置の設置に向かう。だがその真の目的は古美術品や爆弾をブラックマーケットで売る商人を調べることであることが分かり、潜入したケイブは囚われとなる。

ベトナムで、戦争中に行方不明になった父親の米兵の遺体が埋まっている証拠を探すため、捜索当局の職員が地中探査を依頼してくる。工場建設のために2日しか時間がないところに巨大竜巻が迫る。ラルフの発明が大学教授に盗まれ、弁護士のヘイウッドが雇われる。ティムがペイジとデートをする。

国防総省の人間が、民間警備会社に守られた陸軍基地内の金塊保管所の安全を確認するため、王笏を盗み出すようチームに依頼する。チームは王笏を盗み出すが内部に猛毒のポロニウムを見つける。ラルフは裁判に勝つ。リンダはDamsel in distressが動機でウォルターとデートしていたことが分かり二人は別れる。

チームはチェルノブイリの石棺ドームの欠陥の調査を依頼されて現地に飛ぶ。ドームにシルヴェスターとペイジが閉じ込められ、次にウォルターとペイジが閉じ込められ、大爆発の危険が迫る。トビーは裁判で精神異常を証言したかつてのチーム仲間マーク・コリンズに誘拐される。ウォルターはペイジのために用意した音楽祭のチケットをペイジとティムに渡す。

マーク・コリンズはトビーを殺すと脅し、ウォルターに脳信号伝達の研究成果を要求する。チームは無線信号からコリンズの隠れ家にたどり着くが、トビーの命を救うためにコリンズを逃がす。だがコリンズは、子供時代を過ごしたサウスカロライナに向かうバスの中で捕えられる。トビーはハッピーに求婚するが、既婚であると断られる。ウォルターはペイジを愛していることに気づき、音楽祭に向かうペイジとティムを追う。