Eureka se prepara para la gran fiesta de aniversario de la fundación de la ciudad. Henry repara el coche del fundador, a lo que le ayudará una nueva amiga llamada Grace. Allison, por su parte, se encarga de un adolescente autista.

Tras regresar a la ciudad desde el pasado, Carter se sorprende al encontrar a Tess en casa aún enamorada de él y con Kevin capaz de hablar y de valerse por sí mismo. Jo no tiene la misma suerte; Zane no quiere saber nada de ella. Henry, por su parte, es el alcalde de Eureka.

La semana del espacio empieza en Eureka y con ella la carrera de cohetes para la que todos están preparados. Antes del pistoletazo de salida el General Mansfield da parte de un nuevo tipo de oxígeno líquido, llamado TAP, que servirá para la colonización de Marte. La competición comienza con éxito, pero pronto Zane da el aviso de que hay un error en el vuelo del crucero espacial. Mientras ella le echa la culpa a un mal funcionamiento del aparato, el General pide que sea apartada del control y que se abra una investigación al respecto. Tras el fallo, Allison se encarga de revisar las operaciones realizadas sin detectar nada extraño, sin embargo, Henry descubre que el tanque de gasolina del crucero está vacío. Durante la investigación alertan que alguien ha usado el TAP, un oxígeno que una vez liberado comienza a extenderse poniendo, de esta manera, la ciudad en peligro. Averiguar quién ha sido el responsable del robó se convierte en algo secundario cuando la ciudad de Eureka puede desaparecer tras una explosión.

El amor envuelve Eureka cuando SARAH, el sistema de inteligencia artificial de la casa de Carter decide quitarle a EMO un programa para enamorar a Andy. El nuevo software que incluye emociones humanas infecta a todos los sistemas de inteligencia artificial de la ciudad. La única solución posible es desactivar todos los aparatos hasta que Zane limpie los códigos de sus respectivos programas. El problema es que uno de los sistemas, Tiny, no puede ser cerrado ya que es el vehículo de comunicación entre Eureka y la NASA. Sin embargo, Tiny se ha infectado, hasta el punto que cree ser la madre de EMO y decide romper la vía de transporte para traer de vuelta a su hijo.

Los planes de Zoe y de Carter de volver a casa por vacaciones son interrumpidos en la frontera de Eureka, donde descubren que el campo electromagnético que rodea la ciudad está dañado. Mientras tanto, en la fiesta navideña de Global Dynamics, todo el mundo se pregunta la identidad del Santa secreto de Eureka. Los asistentes, se alarman al descubrir que la longitud de sus brazos se ha acortado considerablemente, hecho que coincide con la aparición de un hombre enfundado en un traje rojo. Este episodio es un especial navideño que pone fin a la cuarta temporada de la serie de ciencia ficción.

Cuando los habitantes de Eureka comienzan a comportarse de manera extraña, Carter recorre la ciudad en busca de una causa, sin sospechar que Allison, a kilómetros de casa, es quien está enfrentando un peligro real.

Carter debe resolver un robo bancario único en Eureka antes de que la ciudad se aleje flotando, mientras Allison lidia con episodios inquietantes de tiempo perdido.

Horas antes del lanzamiento de la misión Titán, Eureka lucha con agujeros negros y, habiendo decidido quién se quedará y quién se irá, despedidas.

El sheriff Carter y Allison Blake están planeando en secreto la sorpresa perfecta para sus hijos durante las vacaciones, pero una misteriosa ola de colores caleidoscópicos se estrella sobre Eureka, dejando a toda la ciudad y sus habitantes animados.

Beverly Barlowe necesita la ayuda de Carter para liberar a la tripulación del Astraeus. El plan de rescate llevará a Carter al mundo virtual.

La tripulación del Astraeus trata de recuperarse de su experiencia, mientras Fargo también se enfrenta a la muerte de Holly.

La tripulación trata de sobrellevar el calvario vivido, pero la visita de Warren no hace más que aumentar la presión de todos ellos.

La sorpresa que Carter le ha preparado a Allison resulta letal cuando ambos se ven atrapados en un laboratorio marino en el que desaparece el oxígeno a gran velocidad.

Tras consumir una droga inteligente, Carter comienza a reescribir las leyes de la física, lo que pone en peligro a sus amigos y a la ciudad entera.

Uno a uno, los habitantes de Eureka van siendo secuestrados y reemplazados por dobles. Varios de ellos tratan de evitar ser capturados.

Los agujeros de gusano causan problemas el día de mudanza. ¿O es el día de mudanza el que está causando problemas con los agujeros de gusano? Mientras Jack intenta arreglar los agujeros de gusano, Fargo está decidido a hacer algo sobre el día de mudanza.

Cuando los habitantes de Eureka comienzan a comportarse de manera extraña, Carter recorre la ciudad en busca de una causa, sin sospechar que Allison, a kilómetros de casa, es quien está enfrentando un peligro real.

La semana del espacio empieza en Eureka y con ella la carrera de cohetes para la que todos están preparados. Antes del pistoletazo de salida el General Mansfield da parte de un nuevo tipo de oxígeno líquido, llamado TAP, que servirá para la colonización de Marte. La competición comienza con éxito, pero pronto Zane da el aviso de que hay un error en el vuelo del crucero espacial. Mientras ella le echa la culpa a un mal funcionamiento del aparato, el General pide que sea apartada del control y que se abra una investigación al respecto. Tras el fallo, Allison se encarga de revisar las operaciones realizadas sin detectar nada extraño, sin embargo, Henry descubre que el tanque de gasolina del crucero está vacío. Durante la investigación alertan que alguien ha usado el TAP, un oxígeno que una vez liberado comienza a extenderse poniendo, de esta manera, la ciudad en peligro. Averiguar quién ha sido el responsable del robó se convierte en algo secundario cuando la ciudad de Eureka puede desaparecer tras una explosión.

Tras regresar a la ciudad desde el pasado, Carter se sorprende al encontrar a Tess en casa aún enamorada de él y con Kevin capaz de hablar y de valerse por sí mismo. Jo no tiene la misma suerte; Zane no quiere saber nada de ella. Henry, por su parte, es el alcalde de Eureka.

Horas antes del lanzamiento de la misión Titán, Eureka lucha con agujeros negros y, habiendo decidido quién se quedará y quién se irá, despedidas.

Beverly Barlowe necesita la ayuda de Carter para liberar a la tripulación del Astraeus. El plan de rescate llevará a Carter al mundo virtual.

El amor envuelve Eureka cuando SARAH, el sistema de inteligencia artificial de la casa de Carter decide quitarle a EMO un programa para enamorar a Andy. El nuevo software que incluye emociones humanas infecta a todos los sistemas de inteligencia artificial de la ciudad. La única solución posible es desactivar todos los aparatos hasta que Zane limpie los códigos de sus respectivos programas. El problema es que uno de los sistemas, Tiny, no puede ser cerrado ya que es el vehículo de comunicación entre Eureka y la NASA. Sin embargo, Tiny se ha infectado, hasta el punto que cree ser la madre de EMO y decide romper la vía de transporte para traer de vuelta a su hijo.

El sheriff Carter y Allison Blake están planeando en secreto la sorpresa perfecta para sus hijos durante las vacaciones, pero una misteriosa ola de colores caleidoscópicos se estrella sobre Eureka, dejando a toda la ciudad y sus habitantes animados.