L'équipe d'Olivia Dunham s'intéresse à une affaire alors que l'enquête officielle piétine. En effet, plusieurs personnes ont péri et leur corps a été transformé en cendres par des décharges électriques inexplicables. Olivia finit par se demander si ce dossier pourrait avoir un lien avec le passé de Broyles...

Dans un vaste parking public, deux hommes tentent de kidnapper un adolescent. Quatre policiers décident d'intervenir, mais leur comportement devient soudain totalement incompréhensible. L'un d'eux se jette dans le vide, un autre ouvre le feu sur ses collègues. Olivia Dunham se voit confier ce dossier...

Un individu ressemblant à l'Observateur a été signalé à Boston. Il a été vu en train d'enlever une femme après avoir neutralisé un citoyen qui tentait de s'interposer. Très vite, Broyles parvient à identifier la disparue. Walter analyse un échantillon de sang trouvé sur le lieu de l'enlèvement...

Un navire marchand en provenance de Chine prend feu avant d'être mis à quai. Certains des passagers sont retrouvés morts sur le littoral, leurs corps infestés de vers géants. Pendant que Walter étudie ces parasites, Olivia doit intercepter le prochain bateau et trouver à qui profite le crime...

Au sein d'une institution psychiatrique, un patient subit une opération du cerveau. Immédiatement après, il montre une nette amélioration de son état mental. Olivia, qui enquête sur cet étrange phénomène, fait une découverte sur elle-même en visionnant une vidéo de surveillance de la clinique...

Une adolescente est déclarée cliniquement morte. Aussitôt, les médecins la préparent pour un prélèvement d'organes. Mais alors qu'ils commencent à l'opérer, elle revient à la vie. Cette résurrection se double d'un autre mystère : elle parle couramment le russe et possède des informations confidentielles...

Edina est une petite commune paisible de l'Etat de New York. Depuis peu, les habitants sont attaqués par des êtres horriblement difformes. L'équipe d'Olivia est envoyée sur place. Les annales de la police locale mentionnent que, depuis une trentaine d'années, plusieurs agressions de ce type ont eu lieu...

Un homme inconnu s'effondre dans un immeuble de bureaux et est rapidement déclaré mort. Le FBI et une équipe de décontamination mettent le bâtiment en quarantaine après avoir découvert un virus potentiellement dangereux. Peter, un des protagonistes, craint d'être infecté et cherche à se sauver. Pendant ce temps, Walter et Astrid tentent de trouver un remède.

Les invités d'un mariage sont tous asphyxiés par une toxine. L'équipe de Fringe tente de découvrir comment le poison a été administré et qui était la cible de l'attaque. Les enquêteurs découvrent rapidement qu'il s'agissait d'une expérience grandeur nature, destinée à tester une nouvelle arme...

Une secousse violente détruit un bâtiment de Manhattan. Une seule personne survit à cette catastrophe incompréhensible. L'équipe se met à sa recherche. Walter est persuadé que les causes du désastre ont quelque chose à voir avec une expérience qu'il a conduite il y a de nombreuses années avec Bell...

Depuis ses récentes découvertes au sujet de Peter, Olivia refuse catégoriquement de répondre aux nombreux appels de Walter. Celui-ci décide donc de se rendre chez elle car il tient à lui expliquer ce qui s'est réellement passé en 1985 afin qu'elle comprenne l'origine et l'histoire de Peter...

Une femme est retrouvée morte à Providence, dans le Rhode Island. A la morgue, Broyles exige qu'une enquête soit menée par l'équipe d'Olivia. Rapidement, elle découvre qu'un homme gravement malade aurait transmis le cancer à la défunte. Parallèlement, Olivia a du mal à garder le secret au sujet de Peter...