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.

Nathan Stark ansía obtener los secretos de un misterioso artefacto que se halla en una zona de alto secreto en Global Dynamics. Cuando Carl Carlson, un brillante científico, está investigando la regeneración celular, el artefacto explota, destruyéndolo todo. Stark le despide, pero Carlson se da cuenta de que ahora tiene el poder de curar.

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.