Un accidente de coche lleva al teniente Jack Carter y a su hija Zoe al extraño pueblo de Eureka. Carter pronto descubrirá el secreto que oculta este peculiar lugar, por lo que se verá obligado a quedarse a vivir allí como nuevo sheriff. Mientras intenta recomponer la relación con su hija, poco a poco desarrolla una amistad con Allison Blake, una de las residentes más excéntricas de Eureka. ureka se creó después de la 2ª Guerra Mundial, tras las bombas de Hiroshima y Nagasaki. Quedó entonces patente que el papel de la ciencia y la tecnología podía tener consecuencias catastróficas para nuestro mundo. La raza humana estuvo a punto de perecer… y América no podía permitirse que un riesgo así volviera a presentarse. Con la ayuda de Albert Einstein y otros consejeros de su confianza, el Presidente Harry S. Truman proyectó la construcción de una ciudad altamente secreta, en una zona remota del Pacífico Noroeste que serviría para proteger al mundo y también para estimular el ingenio de las mentes más privilegiadas de América. Allí, Einstein y sus colaboradores esperaban que los genios pudieran vivir y trabajar en armonía, ayudándose unos a otros. En Eureka se hallan los más grandes pensadores y los super-genios de la nación que trabajan en la próxima era de logros científicos. Así nació la ciudad de Eureka, que es todo menos normal (a pesar de su apariencia apacible). El estereotipo de profesor despistado existe por una razón, y muchos de los grandes avances de la ciencia y la tecnología en los últimos 50 años los produjeron los investigadores de Eureka. Por desgracia, algunos experimentos fallidos o debidos a algún descuido tuvieron como resultado algunos sub-productos bastante peculiares. Eureka se creó a imagen y semejanza de las ciudades más idílicas de Estados Unidos, con la diferencia que Eureka jamás aparecerá en los mapas … al menos en ningún mapa no clasificado “top secret” por el Pentágono.

Tras su nombramiento como sheriff de la ciudad obligado por las circunstancias, Jack Carter (Collin Ferguson) empieza a tomar el pulso al extraño pueblo. Uno de los matrimonios que habitan Eureka y padres de un niño muere en extrañas circunstancias pero lo más extraño es que tras su entierro una mujer aparece diciendo que ella es la verdadera Susan Perkins y por lo que se aprecia a simple vista está muy viva para ser un cadáver. Allison Blake acompaña al sheriff Carter a pedir el permiso necesario para poder usar la tecnología de Eureka y analizar así la identidad del cadáver y de la mujer que dice ser Susan. El director de investigación es la persona con la que han de hablar para conseguirlo y Allison se queda perpleja cuando descubre que se trata de Nathan Stark (Ed Quinn), su marido todavía ya que él nunca le ha concedido el divorcio porque sigue enamorado de ella. El sheriff Carter necesita una vivienda y gracias a Douglas Fargo (Neil Grayston) consigue una ultramoderna residencia en el interior de un bunker que gracias a su ordenador Sarah es un lugar idílico. A la mañana siguiente Allison prepara el desayuno para su hijo Kevin (Meshach Peters) y para Brian Perkins (Zak Ludwig) que ha pasado la noche en su casa pero cansada de intentar hacerlos levantar e ir a desayunar acude en su busca y encuentra a su hijo dibujando unos extraños seres.

El sheriff de Eureka, Henry Deacon y "Jo" Lupo irrumpen en la cafetería para detener a un hombre, pero cuando Carter pone su mano encima del hombre sufre una pérdida de memoria temporal y vuelve en sí dándose cuenta que ha disparado accidentalmente a Henry (Joe Morton). 24 horas antes Carter se encontraba charlando con Allison sobre unos expedientes sobre el mismo que no le dejan ver al estar clasificados cuando ambos entraron en la misma cafetería y Henry les había presentado a dos viejos amigos Kim (Tamlyn Tomita) y Jason Anderson (Andrew Airlie) a los que va echar una mano en un proyecto que preparan para Nathan Stark. Jason será el que al día siguiente provoca la pérdida de memoria en el sheriff al tocarle. Jason es un hombre con numerosas patentes al que las universidades se rifan. En casa Carter tiene problemas con su hija Zoe (Jordan Hinson) que está muy interesada en el taller de teatro del colegio pero cree que su padre nunca ha prestado atención a su vena artística. El le explica que en Eureka será totalmente diferente ya que dispone de mucho más tiempo libre para dedicarle a ella, pero se da cuenta que le hará falta mucho tiempo cuando conoce al director teatral amigo de su hija, un chico de 12 años de aspecto raro llamado Putnam (Samuel Patrick Chu).

Spencer (Shayn Solberg), Taggart y unos cuantos chicos más se reúnen para ver una película de cine en la caravana pero los vecinos llaman al sheriff dado que tienen la música muy alta y cuando Jo llega para hacerles bajar el volumen se los encuentra alucinados frente a la pantalla viendo "Vinieron a conquistarnos", una película sobre alienígenas que se estrena una semana después y que ellos han conseguido pirateando la señal. Cuando todos se despiden y regresan a sus casas tras finalizar el film Spencer decide ver de nuevo la película, pero algo raro ocurre ya que el chico desaparece en la que supuestamente es una abducción alienígena. Allison acude a ver a Nathan Stark que se encuentra tratando de cuadrar el presupuesto para que el congreso no los deje sin fondos. El congresista Arnold Faraday (Garwin Sanford) que visita Eureka ya ha llegado y quiere ver un presupuesto preliminar y una prueba del PX-319 en pocas horas por lo que Stark está saturado de trabajo. El congresista Faraday es miembro del comité responsable de la fundación del extraño pueblo pero mantiene muy buenas relaciones con Stark ya que este le llamó narcisista delante del comité de presupuestos de defensa.

Allison acude a la oficina de Jack a buscarlo ya que no ha ido a pasar su reconocimiento médico y sin el Global no puede asegurarle. Es la tercera vez que lo pospone y Allison ya está mosqueada por lo que él le explica que no quiere tentar a la suerte por lo que ella quiere reconocerlo allí mismo. Pero la suerte se alía con el sheriff ya que en la oficina Jo recibe una llamada del doctor Carl Carlson (Saul Rubinek) y esta sirve de excusa a Jack para irse de allí. Carlson es una persona ajena a todo el mundo ya que tiene miedo a contagios y contactos con la gente y está siendo tratado por Beverly que le asegura que Jack le llevará al trabajo ya que está muy nervioso y es un día importante para él, que es un investigador pionero en el campo de la regeneración celular. Nathan Stark tras un incidente en uno de los experimentos opta por echar a Carlson por lo que este al quedarse sin empleo y sin hogar es recogido por el sheriff que siente lástima por el investigador. Pero Carlson encontrará, sin querer, un extraño y peligroso artificio escondido por Nathan Stark.

Zoe (Jordan Hunson) está cansada de estar en un pueblito de mala muerte donde ha de hacer servicios comunitarios el sábado aunque su padre le regaña asegurándole que si no hubiera activado la alarma de incendios para zafarse del test de inteligencia no tendría ese castigo. Zoe ha de trabajar en un asilo de ancianos ayudando a personas mayores. El sheriff Carter intenta reafirmar su relación con su hija Zoe (Jordan Hunson) y la actividad de los inventores prosigue su curso habitual. Fargo y Spener activan un extraño y curioso mecanismo. La amenaza de la catástrofe hace que Jack se vea obligado a utilizar la ayuda del anciano doctor Irwin Thatcher para poder desactivarlo.

La "apacible" vida de Eureka se ve alterada por un accidente, en el que Jack vuelca todas sus energías para resolver los numerosos cabos sueltos. Jack recibe la llamada de Jo que le avisa de un accidente con fuga cuando acaba de dejar a su hija en el colegio, al llegar al lugar Jo le informa que la víctima asegura que algo invisible que iba a pie la ha golpeado: Lo cierto es que la mujer está sobria y el golpe en su coche ha sido tremendo. Algo más tarde Jack encuentra un cadáver destrozado y descubren que se trataba de un investigador de Global Dynamics. Mientras, Stark empieza a no poder soportar la presión a la que está sometido su último proyecto, un escudo antimisiles, debido a que no es capaz de cumplir los plazos de entrega.

Un demoledor virus informático se adueñará de este misterioso municipio. Las consecuencias pronto saldrán a la luz y Eureka entera intentará encontrar una explicación, aunque todo apunta a la llegada inesperada de Callister Raynes, un experto en informática criado en la ciudad. Pero aquí no acaban los problemas: Carter tendrá que buscar a su hija Zoe que ha huido con el recién llegado.

La tecnología cobrará protagonismo con los inventos de Fargo. En esta ocasión, el joven inventa un artefacto mental que reduce la diferencia entre los ordenadores y el cerebro humano. Por su parte, Allison intenta romper con su anterior vida y decide entregar a Stark los papeles del divorcio para que los firme.

Los habitantes de la población empiezan a comportarse de manera extraña, excepto el sheriff y su hija. Ambos deberán averiguar las razones. Mientras, Stark toma una decisión crucial para el futuro del mundo.

El programa informático que regula la casa de Jack Carter, S.A.R.A.H, le toma a él y a otros habitantes del pueblo como rehenes para impedir que el sheriff abandone el pueblo. Mientras, el programa B.R.A.D se activa y pone a todos en peligro.

El magnate local y responsable de la producción local de inventos, Stark, decide que es hora de probar un nuevo invento secreto, una máquina del tiempo. Esto hace que la tranquila población de Eureka viaje hasta el año 2010, y lo que se encuentran sus habitantes no parece excesivamente halagüeño, ya que el pueblo ha cambiado sustancialmente.

Un hombre, inexplicablemente comienza a arder. Carter y Deacon intentan volver a climatizarse al lugar en el tiempo que recuperaron.

Carter necesita la ayuda de Stark cuando Fargo accidentalmente activara un prototipo de campo de fuerza personal que pierde el control.

Cambios climáticos asedian la ciudad después de que una intensa helada activara una reacción en cadena de extraños cambios de clima.

Carter recibe un golpe en la cabeza y cuando despierta se encuentra en un Eureka paralelo donde los habitantes de van poco a poco desapareciendo.

Eureka se enfrenta a una amenaza del espacio cuando deshechos espaciales se acumulan en una enorme nube sobre la ciudad.

Los habitantes de Eureka están literalmente compartiendo sus sueños después del vertido de un material tóxico.

Un hombre que resulta ser el abuelo de Fargo ha descansado criogenizado durante 50 años. Ahora no recuerda cómo ni por qué fue congelado.

Un experimento sobre la teoría del big bang parece ser la causa de que los más genios de Eureka estén perdiendo la inteligencia.

Comienzan a ocurrir cosas extrañas en Global Dynamics y piensan que un proyecto de investigación sobre la invisibilidad abandonado ha sido retomado.

Una serie de fenómenos extraños se suceden en Eureka, casos de mudez repentina, bioluminiscencia humana… y su aparición se atribuye a una plaga.

El sistema de aire acondicionado de Eureka tiene una avería, lo que causa una serie de situaciones de alta tensión sexual hacia Carter.

Una estatua de bronce se vuelve de oro anunciando una nueva amenaza a la ciudad de Eureka. Beverly vuelve después de una temporada en Guantánamo.

Carter y Stark unen sus fuerzas para salvar al hijo de Allison, Kevin, y frustran la firme propagación de de un virus agresivo.

Eureka será amenazada por un misil inteligente. Eva Thorne llega al pueblo para evaluar los gastos de Global Dynamics.

El Sheriff Carter y Allison investigan la desaparición de un cientifico. Eva intenta hacer de Eureka un negocio muy rentable.

El concurso anual canino termina con la explosión de unos perros robot. El Sheriff Carter experimenta un terremoto aislado.

El día de la boda de Allison y Stark, el Sheriff Carter se queda atrapado en un loop temporal haciéndole vivir el mismo día una y otra vez.

Un sarcófago abierto desata una plaga sobre aquellos que abrieron la tumba, y cuando amenaza a Eureka, Carter tiene que idear una solución moderada. Mientras tanto, Allison piensa que se está volviendo loca cuando sigue viendo a Nathan.

Un misterioso super héroe, que puede atravesar las paredes, está causando problemas en Eureka.

La aparición de un segundo sol sobre Eureka, hace que un evento muy importante sufra un contratiempo.

Eva Thorme se prepara para asegurar los subterráneos del complejo militar. La vida de Zoe esta en peligro, envejece prematuramente.

Carter tiene una entrevista de trabajo en el departamento de seguridad. Lupo se va del trabajo al descubrir que su jefe es un robot.

Es tiempo de los exámenes físicos del departamento del sherif y renovaciones del sistema de seguridad de Eureka.

Cuando objetos comienzan a moverse solos, Carter y la nueva Tess Fontana visitan "el otro lado" para encontrar una respuesta.

Un torneo de bolos trae a un equipo rival del Área 51 a la ciudad, pero cuando una broma pesada se va de las manos, Jack puede ser la única esperanza de supervivencia del pueblo. Mientras tanto, Lexi no está feliz cuando Duncan regresa.

El equipo trabaja contra reloj para encontrar la causa de los objetos perdidos.

Jack investiga las muertes de científicos que se ahogaron en circunstancias muy poco líquidas.

Es un dia ajetreado en Global Dynamics y en Eureka, ya que la tarea de Allison del día es hacer una limpieza sónica de la compañía y además el pueblo entero empieza a padecer un extraño Alzheimer.

Tess desea que su primer día como persona al cargo de Global Dynamics sea tranquilo, pero la llegada de un núcleo de hielo Ártico trae una nueva edad de hielo a Eureka.

Zoe se prepara para ir a la universidad, y Tess recibe una oferta de trabajo en Australia, cuando una perturbación magnética se cierne sobre 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.

Carter se prepara para su cita con Allison cuando Zoe se da cuenta de que se ha dejado el teléfono en la excavación, con lo que se dirigen los dos allí para recuperarlo. En vez de encontrar el dispositivo, se encuentran con Derek convertido en piedra y aún vivo.

Grace y Henry dan una fiesta para celebrar su unión. Ella ha preparado una terapia que les permita compartir sus recuerdos y reconstruir su relación. Grant llega tarde, puesto que viene de hacer una visita a Beverly Barlowe, quien ha esperado décadas para pedirle ayuda.

La búsqueda del dispositivo DED continúa. En Global Dynamics, Henry descubre una anormalidad en el hecho de que haya un área que no emita radiación, es algo totalmente imposible. Mientras él y Allison rastrean la fuente, Zane dice a los demás que cree que Grant está detrás del robo. Jo busca el archivo original de Grant de 1947 y encuentra varias cosas interesantes junto a Carter. Además de una grabación que hizo Grant sobre Carter, hay un informe policial sobre el arresto del padre de Beverly después de que robase los planos del dispositivo del puente. Carter se da cuenta de que, si Beverly está involucrada, Allison y Henry están en peligro.

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.

El peligro predicho que representa Allison se materializa cuando es sometida a control mental para robar los secretos de Eureka.

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.

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.

Eureka se enfrenta a una amenaza del espacio cuando deshechos espaciales se acumulan en una enorme nube sobre la ciudad.

Un demoledor virus informático se adueñará de este misterioso municipio. Las consecuencias pronto saldrán a la luz y Eureka entera intentará encontrar una explicación, aunque todo apunta a la llegada inesperada de Callister Raynes, un experto en informática criado en la ciudad. Pero aquí no acaban los problemas: Carter tendrá que buscar a su hija Zoe que ha huido con el recién llegado.

Una estatua de bronce se vuelve de oro anunciando una nueva amenaza a la ciudad de Eureka. Beverly vuelve después de una temporada en Guantánamo.

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.

El peligro predicho que representa Allison se materializa cuando es sometida a control mental para robar los secretos de Eureka.

Eureka será amenazada por un misil inteligente. Eva Thorne llega al pueblo para evaluar los gastos de Global Dynamics.

Comienzan a ocurrir cosas extrañas en Global Dynamics y piensan que un proyecto de investigación sobre la invisibilidad abandonado ha sido retomado.

Zoe (Jordan Hunson) está cansada de estar en un pueblito de mala muerte donde ha de hacer servicios comunitarios el sábado aunque su padre le regaña asegurándole que si no hubiera activado la alarma de incendios para zafarse del test de inteligencia no tendría ese castigo. Zoe ha de trabajar en un asilo de ancianos ayudando a personas mayores. El sheriff Carter intenta reafirmar su relación con su hija Zoe (Jordan Hunson) y la actividad de los inventores prosigue su curso habitual. Fargo y Spener activan un extraño y curioso mecanismo. La amenaza de la catástrofe hace que Jack se vea obligado a utilizar la ayuda del anciano doctor Irwin Thatcher para poder desactivarlo.

Es un dia ajetreado en Global Dynamics y en Eureka, ya que la tarea de Allison del día es hacer una limpieza sónica de la compañía y además el pueblo entero empieza a padecer un extraño Alzheimer.

Zoe se prepara para ir a la universidad, y Tess recibe una oferta de trabajo en Australia, cuando una perturbación magnética se cierne sobre Eureka.