Sydney empieza a trabajar en la CIA y, poco después, conocerá al agente Vaughn por el que sentirá una innegable atracción. El principal objetivo de Sydeny es destruir 'La Agencia' pero Vaughn le enseñará que 'La Agencia' es simplemente una pequeña cedula y que en realidad pertenece a un grupo superior y de ese es del que tienen que ocuparse.

Sydney logra memorizar junto con su homóloga, la espía rusa Ann, un código que posee una antigüedad de 500 años. El código completo revela una localización geográfica que le lleva a una iglesia en Málaga donde Ann y Sydney coincidieron hace mucho tiempo como rivales. Por su condición de doble agente, Sydney se ve envuelta en una nueva peligrosa misión ya que debe proporcionarle el código secreto al SD-6. Dixon y Sydney viajan a Casablanca para investigar el complot que pretende eliminar la Organización de Comercio Unido (OCU). Allí la agente se hace pasar por una turista canadiense de habla francesa. Más tarde, ambos agentes viajan a Sao Paolo, ciudad en la que se celebra una conferencia de la OCU y que tiene como invitado de honor al Premio Nobel de la Paz, Dhiren Patel. En Brasil, Sydney tendrá que evitar la explosión de una pequeña bomba que el Nobel tiene instalada en su marcapasos.

Sydney está aturdida tras conocer la muerte de cuatro agentes de la CIA en una explosión. Además se entera de que su padre, Jack, no trabajará más tiempo a su lado en el SD-6 y que el accidente que causó la muerte de su madre estaba relacionado con la actividad como espía de su padre. Por todo ello, comienza a sospechar de las intenciones de Jack y pide consejo a Michael, que es la única persona que la puede escuchar. Marshall descubre que la red informática de la CIA tiene una infiltración. Mientras Francie vuelve a quedar con su novio y descubrirá para su tranquilidad que sus intenciones que no tienen nada que ver con lo que ella creía. Por otro lado, Will descubre la identidad de la mujer que declaró haber conocido a Danny antes de su muerte.

Sydney es secuestrada en un psiquiátrico de Bucarest, Rumanía, tras encontrar a otro agente del SD-6 muerto. Los secuestradores quieren interrogarla para saber si recibió información de un hombre, Shepard, que está interno en el psiquiátrico con un cuadro de amnesia que le impide recordar su pasado. Sydney intenta que Shepard colabore con ella para huir y así lograr la información que necesita para la misión. Pronto descubrirá que este hombre está relacionado con un hecho importante de su vida. Por otra parte, Jack se sincera con su hija y le explica su verdadera implicación con la muerte de su madre hace veinte años. Mientras en Los Ángeles, Will sigue investigando la muerte de Danny y descubre que hay otro asesinato relacionado e intenta que este caso sea publicado, aunque tendrá cierta oposición de su jefa. Y a la vuelta a casa de Sydney, Francie tiene preparada la cena de Acción de Gracias, para celebrarlo juntas.

El SD6 trata de minimizar los riesgos tras la filtración del agente doble. Retienen a Sydney para torturarla e interrogarla. Sloan hace creer a Sydney que su compañero Russeck también es sospechoso de ser un agente doble, Sloan espera que Sydney ante el sufrimiento de un compañero se desplome y confiese todos los datos que le ha dado a la CIA. Jack Bristow tiene que actuar nada más enterarse de la situación de su hija. Sin posibilidad de que la CIA le ayude logra por sus propios medios salvar a su hija. Sydney con la confianza ganada de nuevo frente a Sloan. La nueva misión de Sydney es viajar a Kenia para descubrir la nueva identidad de Hassan, un traficante de armas. Jack debe viajar a Cuba para encontrarse con Hassan y matarlo, pero esa es la misión del SD6, la CIA lo quiere vivo para conseguir su lista de clientes.

Un nuevo grupo de espías consigue introducirse en el SD-6, saltándose los sistemas de seguridad, y gracias al armamento que poseen se hacen con el control del edificio. Cuando Sydney entra en el SD-6 se encuentra con Jacks en el ascensor, quien aprovecha la situación para advertir a Sydney de que Sloane está planeando matarla si en algún momento intenta huir de la organización. Mientras mantienen esta conversación, el ascensor se detiene bruscamente. Cuando escuchan las alarmas en todo el edificio se dan cuenta de que esto sólo puede significar una cosa: alguien ha irrumpido en el edificio. Sydney y Jack consiguen escapar del ascensor y cuando llegan al sótano del edificio descubren que los intrusos han capturado a un importante número de rehenes. Entre ellos se encuentra Sloane.

Tras llegar al SD-6 con el vídeo en el que aparece registrado el encuentro entre Mr.Sark y K-Directorate, la siguiente misión de Sydney y Dixon les conduce a Túnez. Allí deberán recuperar el manuscrito Rambaldi para que no llegue a manos de Sark. Sydney accede al yate en el que se encuentra escondido el manuscrito y, tras dominar a los agentes del K-Directorate, consigue hacerse con el manuscrito Rambaldi. Al regresar, Vaughn, conocedor de la buena relación que existe entre Sydney y Emily, la mujer de Sloane, plantea a la agente que utilice dicha relación para entrar en casa de Sloane y colocar un micrófono. Sydney, a pesar de sentirse incómoda con la idea de aprovecharse de ella, decide aceptar la proposición.