Als letzten Wunsch bittet Samantha Oliver, sich um ihren gemeinsamen Sohn William zu kümmern. Aber kann er sich mit seinem jetzigen Leben überhaupt einem Kind widmen? Dinah und Quentin werden von Black Siren angegriffen und glauben, sie im Kampf getötet zu haben. Doch tatsächlich wird sie später von einem Unbekannten gerettet, der für Cayden James arbeitet. Währenddessen liegt Thea noch immer im Koma. Black Siren greift mit ihren Söldnern das Polizeihauptquartier von Star City an, wonach Team Arrow einen weiteren Angriff auf das Rathaus erwarten. Doch stattdessen trifft die Attacke einen Ort, mit dem Oliver und sein Team nicht gerechnet haben.
Oliver streitet öffentlich ab, Green Arrow zu sein, auch aus Angst, das Sorgerecht für seinen Sohn zu verlieren. Zeitgleich kidnappen Anatoli und seine Männer eine Gruppe Delegierter aus Markovia. Team Arrow gelingt es zwar, drei der Geiseln zu retten, doch Anatoli setzt sich mit einer weiteren Geisel ab. Die gerät während einer Konfrontation zwischen Anatoli und Oliver in höchste Lebensgefahr. Diggle möchte Oliver in seinen gesundheitlichen Zustand einweihen, doch Oliver bittet ihn zunächst um einen Gefallen, den er nur schwer ablehnen kann.
Star City wird von einem biologischen Kampfstoff bedroht, den Onyx Adams und eine Gruppe von Söldnern freisetzen wollen. Unterdessen plant der Stadtradt von Star City härtete Gesetze um die Aktivitäten der Superhelden einzudämmen. Oliver kann die Initiative nicht aufhalten, wandelt sie aber in eine Abstimmung der Bevölkerung um. Rene bittet Oliver, zu Team Arrow zurück zu kehren, doch der hält an John als Nachfolger fest. Tatsächlich gerät John aber unter Druck, als frühere CIA-Agenten die Jagd auf ein ehemaliges Mitglied des Geheimdienstes eröffnen. Außerdem greift Diggle zu extremen Mitteln, um mit seinem Gesundheitszustand fertig zu werden.
Alena kontaktiert Felicity und warnt sie, dass Cayden James tödliche Pläne ausheckt, die Millionen von Menschen das Leben kosten könnten. Weitere Informationen sollen sich auf einer „Ghost Drive“ befinden, die Felicity dem Schwarzmarkthändler Amnesiac abkaufen soll. Black Siren tötet mehrere Bürger von Star City, doch der Zusammenhang zwischen den Opfern ist für Team Arrow zunächst ein Rätsel. Auch hier weisen die Spuren schon bald Richtung James. Unterdessen werden Felicitys Pläne für ihr Start-Up konkreter. Über die Firma „Helix“ möchte sie ihr Rücken-Implantat anderen gelähmten Menschen zugänglich machen. Slade Wilson kontaktiert Oliver und bittet ihn um Hilfe.
Oliver unterstützt Slade Wilson bei der Suche nach dessen Sohn Joe. Oliver soll ihn aus einem Gefängnis befreien, da Wilson überzeugt ist, dass Joe ihn selbst nicht sehen will. Bei dem Ausbruchsversuch machen Oliver und Slade jedoch eine überraschende Entdeckung. Zeitgleich versucht Dinah einen Politiker vor Vigilante zu beschützen, der eine Scharfschützen-Attacke plant. Dabei entdeckt Dinah auch Vigilantes wahre Identität und dass er sein Schicksal der Explosion des Partikelbeschleunigers in Central City verdankt.
Oliver und Slade versuchen Joe noch immer davon zu überzeugen, mit ihnen zu fliehen. Joe glaubt jedoch nicht, dass Slades früheres Verhalten nur auf die Droge Mirakuru zurückgeführt werden kann. So habe Joe seinen eigenen zweifelhaften Weg nur wegen seines Vaters gewählt. Schließlich offenbart Joe noch ein schicksalhaftes Geheimnis. John Diggle kann seine gesundheitlichen Probleme nicht länger vor Team Arrow geheim halten. Curtis bietet ihm seine Hilfe als Wissenschaftler an, doch John bittet um Bedenkzeit.
An Thanksgiving versuchen Oliver, Felicity und Quentin Geld für ein neues Polizeirevier zu sammeln. Thea erwacht aus ihrem Koma. FBI-Agent Watson nimmt Oliver in Gewahrsam und wirft ihm vor, Green Arrow zu sein. Dies ist Motivation genug für James und Black Siren, um aus dem Gefängnis auszubrechen und für Chaos zu sorgen. Schließlich platzieren sie eine Bombe am Veranstaltungsort eines Rock-Konzerts. Daraufhin bleibt Oliver nichts anderes übrig, als erneut in der Gestalt von Green Arrow den Kampf aufzunehmen.
S.T.A.R. Labs ist es gelungen einen Bösewicht aus der Dimension Earth-X festzusetzen. Doch hinter Prometheus-X verbirgt sich ein Doppelgänger von Tommy Merlyn. Aus Loyalität zu dem Nazi-Regime seiner Heimat, begeht er schließlich vor Olivers Augen Selbstmord. Währenddessen stehlen Olivers Doppelgänger Dark Arrow, Karas Doppelgängerin Overgirl und Eobard Thawne einen Lichtgenerator, mit dem sie eine Neutronenbombe bauen könnten. Ein erster Gegenangriff geht schief, wodurch sich Oliver, Barry und das Team auf Earth-X in einem Konzentrationslager wiederfinden.
Der große Tag für Oliver und Felicity ist gekommen, doch abseits der Hochzeit ziehen dunkle Wolken auf. Quentin findet heraus, dass ein Mitglied von Team Arrow im Zeugenstand gegen ihn aussagen soll. Tatsächlich trifft sich Dinah mit Vincent, was den Verdacht auf sie lenkt. Die Spannungen in Team Arrow nehmen immer mehr zu und als Quentin von Black Siren und Cayden James entführt wird, kommt es zur Zerreißprobe.
Oliver bleibt als Green Arrow aktiv, lehnt jedoch jede weitere Hilfe von Rene, Dinah oder Curtis ab. Unterdessen stellen Felicity und Curtis fest, dass jemand das Hauptquartier abhört. Eine Verlegung zu A.R.G.U.S. scheint die einzige Option. Dinah verbringt Zeit mit Vincent, macht aber schon bald eine beunruhigende Entdeckung. Als Cayden James weitere Anhänger um sich schart, muss Team Arrow einen Weg finden, seine Differenzen beizulegen oder fortan getrennte Wege gehen.
Cayden James greift die digitale Infrastruktur von Star City an, was zu mehreren Todesfällen führt. Auch der Polizeichef kommt ums Leben. James stellt horrende Lösegeldforderungen, nur so könne die Stadt einen noch tödlicheren Angriff verhindern. Schließlich kommt Oliver den Motiven für James’ Rachefeldzug auf die Spur. Vincent lässt Curtis, Rene und Dinah Informationen über Cayden Pläne zukommen. Dennoch gerät William bei einem Schulausflug durch Cayden James in große Gefahr. So kann Oliver seine geheime Identität nicht länger vor seinem Sohn verbergen.
Oliver kann den Lösegeldforderungen von Cayden James kaum noch nachkommen. Vincent versucht unterdessen verzweifelt weitere Informationen über den Standort der Bombe zu erhalten. Zwar gelingt es ihm, wichtige Details an Felicity zu übermitteln, doch James’ Leute entdecken den Verrat und Vincent wird brutal gefoltert. Letztendlich gelingt es Oliver und Diggle nicht, die Bombe rechtzeitig aufzuspüren, bevor sie wieder an einen neuen Ort gebracht wird. Dennoch können sie einen Beweis dafür finden, dass Oliver nicht für den Tod von Cayden verantwortlich ist.
Für Team Arrow läuft ein dramatischer Wettlauf gegen die Zeit. Cayden James droht die Bombe um Mitternacht explodieren zu lassen. Mit Barry Allens Hilfe gelingt es Oliver gegenüber James zwar seine Unschuld zu beweisen. Dennoch droht Cayden weiterhin mit der Detonation, sollte der wahre Mörder seines Sohnes nicht gefunden werden.
Dinah, Curtis und Rene nehmen die letzte Spur von Laurel auf. Die entscheidende Information kommt jedoch von Thea. Oliver verlangt die Rückgabe des an Cayden James gezahlten Lösegeldes. Curtis kann mit der Hilfe von Diggles implantiertem Chip Oliver, John und Felicity aufspüren. Schließlich gelingt es ihm damit auch Laurel zu finden. Schließlich kommt es zu einem Showdown zwischen beiden Teams, der die Gräben zwischen den Superhelden nur noch weiter vertieft.
Oliver und Thea finden heraus, dass Ricardo Roy Harper in seiner Gewalt hat. So schlüpft Thea noch einmal in die Identität von Speedy um ihre alte Liebe zu retten. Dinah bietet unter diesen Umständen ihre Hilfe an, doch Oliver kann ihr noch immer nicht vertrauen. Oliver trifft auf Laurel. Sie versucht ihn davon zu überzeugen, dass sie zwar nicht ändern könne, wer sie ist, aber dennoch in Zukunft ihr Verhalten bessern wolle. Doch schon kurz danach erhält Black Siren eine Nachricht, die eher auf das Gegenteil schließen lässt.
Nyssa al Ghul taucht in Star City auf und berichtet von der „Thantalos Guild“, einer Gruppe von Abtrünnigen der League of Assassins. Ihre Anführerin Athena sei hinter Nyssa her, um eine geheimnisvolle Landkarte zu finden, deren Versteck nur Malcolm Merlyn bekannt war. Tatsächlich gelingt es Team Arrow, das Artefakt aufzuspüren und zu entschlüsseln. Die darin enthaltenen Geheimnisse dürfen keinesfalls in falsche Hände fallen – eine Mission für Thea und Roy, die für beide den Abschied von Star City bedeutet.
Auf Dinahs Veranlassung hin wird Anatoly verhaftet, doch auf Druck von Captain Hill und Staatsanwalt Sam Armand kommt er wieder frei. Oliver konfrontiert Hill und Armand daraufhin mit Beweisen für ihre Zusammenarbeit mit Diaz, der die gefährliche Droge Vertigo durch die Stadt schmuggelt, und feuert sie. Oliver und John versuchen den Transport aufzuhalten, doch nach einem Streit bleiben Oliver und Felicity als die einzigen Mitglieder von Team Arrow zurück. Auch im Rathaus sieht sich Oliver schwerwiegenden Vorwürfen ausgesetzt.
Das Amtsenthebungsverfahren gegen Oliver Queen beginnt. Nachdem er Vertigo ausgesetzt wird, suchen Oliver Halluzinationen von Adrian Chase heim, der ihm sein Versagen in der Vergangenheit noch einmal vor Augen führt. Felicity kann Oliver gerade noch davon abhalten, alleine den Kampf gegen Diaz aufzunehmen. Angesichts der schwachen Führung, beginnt das organisierte Verbrechen damit, Star City systematisch auseinander zu nehmen.
Diaz tritt der Verbrecher-Organisation „The Quadrant“ bei. Doch einer der vier Anführer hält Diaz für einen unwürdigen Kleinkriminellen und bringt Diaz’ Sohn in höchste Lebensgefahr. In Laurel findet Diaz eine brutale Unterstützerin für den folgenden Kleinkrieg. Damit ist der Rachefeldzug von Diaz aber noch lange nicht zu Ende. Unterdessen arbeiten Felicity und Curtis erneut gemeinsam an ihrem Helix-Projekt.
Oliver begleicht eine Schuld bei Anatolis Rivale in Russland, damit dieser nach Hause kommen kann. Doch Anatoli verrät ihn und bringt ihn zu Diaz. Es kommt zum Zweikampf zwischen Oliver und Diaz – nur der Sieger soll in Star City bleiben dürfen. Rene kehrt nach Hause zurück, leidet aber noch immer unter den Folgen seiner Schussverletzung. Dinah und Curtis schließen sich mit John und A.R.G.U.S. zusammen um eine Waffenlieferung von The Quadrant aufzuhalten.
Bei dem Prozess gegen Oliver werden mehrere Freunde und Verbündete gegen ihn aussagen, letztendlich sogar Felicity. Sie alle sollen bezeugen, dass es sich bei ihm um Green Arrow handelt. Diaz erzwingt auch eine Aussage von Rene, indem er seine Tochter bedroht. Der Prozess nimmt eine unerwartete Wendung, als plötzlich Green Arrow auftaucht – in einer Gestalt, mit der niemand gerechnet hätte.
Diaz greift Freunde und Familie von Team Arrow an, was die zerstrittenen Superhelden immerhin wieder zusammen bringt. Dennoch müssen sie hilflos mitansehen, wie Diaz’ Männer ihren Bunker zerstören. Oliver und Anatoly versuchen gemeinsam Diaz Herr zu werden, doch dem gelingt die Flucht und verletzt Curtis dabei schwer. Felicity gelingt es an kodierte Daten zu gelangen, die aufzeigen sollen, wer in Star City alles von Diaz bestochen wurde. Die Entschlüsselung der Daten wird für Felicity und Oliver zu einem dramatischen Wettlauf gegen die Zeit.
Team Arrow startet einen letzten Angriff gegen Diaz, doch dem gelingt erneut die Flucht. Dennoch gelingt es Oliver endlich Star City aus den Klauen von Diaz zu befreien. Quentin zahlt währenddessen einen hohen Preis dafür, seine Tochter Laurel zu schützen. Oliver gelingt es, das FBI auf Diaz anzusetzen und für sein eigenes Team Immunität zu erlangen. Doch dafür muss er selbst ein großes Opfer bringen.