La situation es critique à la Fringe Division : le FBI menace de leur couper les fonds pour manque de résultats concrets, et l'agent Dunham a disparu…

Un ouvrier disparaît après avoir été aspiré dans un tunnel rempli de restes humains, lors de la construction d'une autoroute en Pennsylvanie.

Olivia Dunham enquête sur une explosion meurtrière dans une gare de Philadelphie. Aucune trace d’explosif n’ayant été retrouvée sur les lieux du drame…

Des soldats polymorphes s’attaquent à des centres de cryogénisation. On autopsie l'un des leurs, tué par un gardien de sécurité.

Les enquêteurs se rendent à Seattle : les patients d'une clinique meurent après des crises de paranoïa.

Une affaire suivie par l’agent Broyles il y a quatre ans refait surface : Une ombre mystérieuse tue et réduit en cendre ses victimes.

Le fils d’un des chercheurs de Massive Dynamic a disparu. Il semble avoir été enlevé par deux vendeurs de voitures d’occasion.

Une jeune femme est enlevée sans raison apparente par un homme chauve au costume rétro, qui ressemble à s’y méprendre à l’Observateur.

Un navire marchand en provenance de Chine prend feu avant d'être mis à quai. Certains des passagers sont retrouvés morts sur le littoral, infestés de vers géants.

Un homme pratique une opération en pleine nuit sur un patient placé en hôpital psychiatrique.

Un enfant se transforme subitement sous les yeux d'un policier. Une heure après, l'homme et deux de ses collègues sont assassinés et l'enfant a disparu.

Un homme arrive dans des bureaux. Personne ne le connaît. Il commence à saigner du nez quand, soudain, il s’effondre. Les veines de son visage explosent, laissant s’échapper du sang.

Lors d'un mariage, certains invités meurent, mystérieusement asphyxiés.

Olivia et ses collègues se rendent à New York où un séisme vient de se produire. Walter reconnaît dans les décombres d’un gratte-ciel les signes d’une fusion avec le monde parallèle.

Walter se rend chez Olivia pour essayer de lui expliquer pourquoi Peter vient de l’autre monde. L’affaire remonte à l’année 1985.

Un homme parvient, par simple contact, à transmettre un cancer foudroyant à des personnes qu'il a connues quand il était enfant.

Olivia, Peter et Walter enquêtent sur les décès des passagers d’un train. Le suspect principal est un ancien professeur d’astrophysique du M.I.T, Alistair Peck…

La mort de deux adolescents sur lesquels on découvre trois perforations au niveau du palais signale la présence de polymorphes.

Toujours aucune nouvelle de Peter. Olivia demande à Astrid de garder sa nièce quelques heures au laboratoire, le temps de remonter certaines pistes. La petite fille demande à Walter de lui raconter une histoire.

Peter s'arrête dans une petite ville de l'état de Washington pour prendre une part de tarte et un café.

Walter se souvient enfin de ce qu’un Observateur lui avait dit : il ne devait jamais laisser Peter retourner dans son monde à lui, faute de condamner toute l’humanité.

Olivia et Bell parviennent à retrouver Walter. Ils s’enfuient avec lui. Les deux hommes mettent au point un appareil pour Walter.