Marshal Jack Carter landet aufgrund eines Unfalls in dem kleinen Städtchen Eureka. Während er darauf wartet, dass sein Auto repariert wird, passieren mysteriöse Dinge in der Stadt, die er sich erst erklären kann, als er Allison Blake kennenlernt. Allison ist eine Vertreterin des Amerikanischen Verteidigungsministeriums und erklärt ihm, dass in Eureka die besten Wissenschaftler der Welt an geheimen Projekten für die Regierung arbeiten.
Jacks erster Tag als Sheriff von Eureka beginnt genauso ominös wie die Tage nach dem Unfall. Susan Perkin taucht bei ihm auf und erkundigt sich, wo denn ihr Mann sei, von dem Jack eigentlich dachte, er würde in diesem Moment gemeinsam mit ihr beerdigt werden. Außerdem ist er in eine voll computerüberwachte Wohnung gezogen. Kernstück dieser Überwachung ist S.A.R.A.H., ein Computer, der gelegentlich auch menschliche Gefühle zeigt.
Der Forscher Jason Anderson kommt gemeinsam mit seiner Frau Kim nach Eureka, um seine neuesten Erfindungen vorzustellen. Jack hat den Verdacht, dass Anderson Menschen mit einem Gerät manipuliert, das es ihm ermöglicht, das Kurzzeitgedächtnis gezielt auszuschalten. Doch mit seinem Hilfssheriff kann er Anderson überführen, und es stellt sich heraus, dass er mit dieser Methode die Erfindungen seiner Frau als seine eigenen ausgeben konnte.
An einem Filmabend werden Spencer und seine Freunde durch eine Satellitenfehlleitung von Strahlen, die Paranoia auslösen können, getroffen. Diese Strahlen sind eine Erfindung, die dem Kongressabgeordneten vorgestellt wurden, der nun über das Budget Eurekas entscheiden soll. Die Freunde halten ihn fälschlicherweise für einen Außerirdischen, und Carter hat alle Hände voll zu tun, sie zu überzeugen, dass sie nur einer Wahnvorstellung unterliegen.
Bei dem Versuch Carl, einen erfolglosen Forscher bei Global Dynamics, vom Selbstmord abzuhalten, stürzt Jack mit diesem von einer Brücke 15 m in die Tiefe. Carl überlebt unverletzt, weil er, scheinbar durch einen Strahlenunfall in Sektion 5, die Fähigkeit besitzt, sich selbst zu heilen. Währenddessen muss sich Jack mit drei gebrochenen Rippen herumplagen, um die sich Allison fürsorglich kümmert, was das Verhältnis der beiden erheblich stärkt.
Neugierig schaltet Fargo eine veraltete Zentrale in seinem Büro ein und löst damit den Countdown einer Laserwaffe aus, die von Dr. Thatcher erfunden wurde und die Erde zerstören wird, wenn dieser sie nicht aufhält. Mit Hilfe einer veranstalteten Nobelpreisverleihung wird Thatchers Altersdemenz auf die Sprünge geholfen und er kann die Waffe stoppen. Doch bei einer Rettungsaktion wurde ein Kabel abgetrennt, was nun den Zweitschlag aktiviert.
Nach einem Unfall, an dem nur ein Fahrzeug beteiligt zu sein scheint, taucht Nathan Stark auf und konfisziert sowohl die Beweise als auch die gefundene Leiche. Doch mit einem Hologramm-Foto gelingt es Henry nachzuweisen, dass die Leiche sich vor ihrem Tod mit 900 km/h fortbewegt haben muss. Carter weiß genau, wo er suchen muss und wird in Sektion 5 fündig. Dort steht man so unter Zeitdruck, dass ihnen ein Mittel verabreicht wird, das sie zu diesen Geschwindigkeiten befähigt.
Mit dem Auftauchen von Callister Raynes in Eureka spielen sämtliche computergesteuerte Systeme verrückt. Nach einem Streit mit ihrem Vater flieht Zoe ausgerechnet mit Raynes aus der Stadt. Während ihrer Abwesenheit stellt Carter fest, dass Raynes kein Mensch, sondern ein Roboter ist. Bei dem Versuch, die Störungen im Ort zu beheben, beschädigt Dr. Stark die Software von Raynes derart, dass er stirbt. Nun ist es an Carter, seine Tochter aufzuklären und sich mit ihr auszusprechen.
Fargo hat für Dr. Stark ein Gerät erfunden, das ihm ermöglichen soll, Kommandos nur über seine Gedanken zu geben. Fatalerweise arbeitet Taggart in der Zwischenzeit mit winzigen Computern, die untereinander mit derselben Frequenz kommunizieren, mit der auch die Mental-Maus arbeitet. Weil Taggart die Computer nicht richtig verschließt, beginnen sie Lebewesen zu duplizieren. Als sie in Stark den perfekten Organismus entdecken, scheint das Duplizieren bis ins Unendliche auszuufern.
Fargos Nachbar züchtet auf seinen Feldern exotische Pflanzen. Als die zum ersten Mal blühen, benehmen sich, bis auf Carter und Zoe, alle Bewohner Eurekas merkwürdig. Die einen führen sich auf wie Kinder und andere sind plötzlich todunglücklich. Durch ihr hermetisch abgeschlossenes Haus sind Carter und Zoe nicht von dem Pollenflug der exotischen Pflanzen betroffen. Als Carter dahinterkommt, verbrennt er die Plantage ...
Nachdem Henry angekündigt hat, Eureka zu verlassen, spielt Carter mit dem gleichen Gedanken. Allison, die jedoch Angst hat, wie schon so oft in ihrem Leben verlassen zu werden, lockt alle Bekannten in Carters Haus, um ihn umzustimmen. Doch durch eine Überspannung wird S.A.R.A.H., das Überwachungsprogramm, außer Gefecht gesetzt und statt ihr tritt ein älteres Programm an den Tag. Brad, entstanden in der Zeit des Kalten Krieges, versucht alle im Haus umzubringen ...
Als Kim stirbt, ist Henry so verzweifelt, dass er mit der Zeitmaschine von Perkins vor das Ereignis fährt und den Unfall ungeschehen macht. Drei Jahre später sind Henry und Kim verheiratet und die beiden Zeitstränge beginnen miteinander um ihre Existenz zu konkurrieren. Spätestens jetzt wird allen klar, dass das Chaos vorprogrammiert ist. Schweren Herzens beschließt man, Carter an den Punkt zurückzuschicken, an dem Henry die Geschichte verändert hat, um ihn aufzuhalten.