彼得牺牲自己拯救了两个世界。这件事情已经过去一个星期，两个世界维持了他们的停战协定，并被迫共同应对两个世界相交所带来的不确定因素。在我们的世界里，林肯的搭档在一次作战中牺牲，于是林肯加入边缘案件调查组。他参与调查的第一起案件与变形者有关，但这起案件与他自己有着非常紧密联系。沃尔特疯狂地进行着研究，与此同时沃尔特总会因一个陌生男人的出现而惊慌失措。

23起凶杀案又摆在了奥利维亚面前，奥利维亚奉命带麦克莱农教授到另一个空间，紧接着又有一个受害者失踪。正当凶手约翰准备杀害受害者的时候，麦克莱农的到来阻止了这一切的发生分享者影视。奥利维亚通过车牌号找到了约翰的住处，麦克莱农在这场案件中失去了部分记忆。沃尔特继续生活在恐惧中。

沃尔特的医生继续给予他相应的治疗。一个被称作小怪物的男孩被两小孩追打。当他们追上他时，奇怪的事发生了，两个小男孩被细菌感染致死了。奥利维亚和她的成员被叫到了案发现场，他们通过案发现场找到了另一个男孩，通过艾伦他们又发现了一些新情况，最后在努力下挽救了艾伦的小生命。奥利维亚和沃尔特两人经常梦到与幻想到去世了的彼得。

睡梦中的奥利维亚被眼前的亮光所吓醒，奥利维亚把发生的一切事都告诉了沃尔特，助手和奥利维亚一起去奥利维亚的住处，勘查中那股强光又再次出现，他们通过分析得出了一些结论。在调查最后，奥利维亚让卡梅隆停下他的特有能力，她告诉沃尔特那里面的人是沃尔特所梦到的。当沃尔特和奥利维亚回到实验室，彼得发现他们不认识他了。

彼得只愿意和沃尔特沟通，并且说自己是沃尔特的儿子，沃尔特陷入沉思。彼得让沃尔特帮他搞清楚为何大家都不认识他了，并且把以前的所发生的事描述一番，沃尔特却激动地跑开了。一个汽车工人以及其妻子被半透明人杀死了，奥利维亚他们经过调查知道透明人真正想找的是特拉斯博士。最后维多利亚找到了特拉斯博士，并且告诉他，他的妻子已经被害了。

在一个普通家庭里发生了一件怪事，房屋被烧焦了，并且瞬间孩子变小了。奥利维亚小组前来调查此次怪异的事，彼得也参与了进来。一系列的事件让彼得知道了是时空穿越在作梗。在调查一系列案件当中，奥利维亚和彼得有了更多的接触机会。

杰克被害，小组全体出动对案发现场进行调查。沃尔特在死者身上发现了色素细胞，与此同时展开对男婴布莱恩调查，原来当时孩子并没有死，而是被送到一家做研究的机构。最后变色人尤金在自我治疗过程中死亡，他的死亡也意味着这件案例的结束。奥利维亚被迷晕并且注射了一针药剂。

彼得被梦惊醒，起身找沃尔特询问末日机器，但是沃尔特告诉彼得自己不能帮助他。彼得只能寻找奥利维亚帮他穿越，奥利维亚答应帮助他。奥利维亚弄到了穿越机器，彼得和林肯到了另一个世界，此时沃尔特乙正在解剖撞死的变形人，并且得知了彼得穿越过来。彼得溜进了沃尔特乙的家，在沃尔特乙老婆伊丽莎白的帮助下，彼得与沃尔特乙见面，他想让沃尔特乙帮助他回到属于他的世界。

平行世界的林肯和奥利维亚积极的调查墨菲的事，却意外抓到琼斯——生物科技和基因武器的科学家。琼斯成功逃离，他回到了现实世界，并成功的夺得了能量资源，在彼得等人追踪他时，他却成功穿越。沃尔特给奶牛整理毛发时，伊丽莎白出现。她并通过自己的语言深深的打动了沃尔特，沃尔特决定帮助彼得回到自己的世界。沃尔特乙集结两个世界的人共同商讨如何追捕琼斯。

奥利维亚告诉飞利浦关于观察者说她即将死的事。小女孩艾米丽突然开始激动的画素描并将画交给了一个男的，突然那男人就如素描里的那样死去。林肯和奥利维亚通过调查找到了艾米丽，但被艾米丽父亲阻止，艾米丽给奥利维亚打电话，告诉她自己预见可多人会死。奥利维亚将艾米丽带到了实验室让沃尔特检查，他们得知艾伯特将会在法院进行爆炸，奥利维亚带着警力对法院进行侦查，在大家的努力下终于避免了一场灾难，而艾米丽死去。

平行世界的阿斯特丽德和奥利维亚穿越到沃尔特的实验室。科林被尼尔追杀，但是没有死。彼得经过调查得出尼尔是一名数学教授，根据线索他们来到尼儿雷登湖的小屋，继而找到尼尔母亲家将尼尔被击毙。办理完尼尔的案件阿斯特丽德和奥利维亚回到了她们的世界。两观察者进入到尼尔的家，一观察者告诉另一个彼得又回来了。

一架飞机突然坠毁，没有一个幸存者。沃尔特和彼得等人再次奔赴案发现场。沃尔特去吃饭，结果被人欲杀害，彼得及时出现救下他。奥利维亚发现西田镇很怪异，几个人走不出去西田镇。镇上每个人都发疯了，沃尔特经过给患者做做检查得知是西田镇是两个世界的重叠区。一切恢复了平静，但奥利维亚却变的古怪了。

迪尔菲尔精神病院里患者肖恩能听到一群人在说话，次日一起纽约的杀人案与肖恩所述有关。沃尔与肖恩谈话，沃尔特判断出他听到的是别人的真实想法而不是幻觉。奥利维亚和林肯经过和肖恩母亲谈话而得知肖恩是个试管婴儿。从弗兰克医生哪了解到他对试管婴儿的基因进行了操控。沃尔特发现奥利维亚体内有克特西芬而去质问妮娜。弗兰克医生被害，此时肖恩再也听不到声音了。

戴维将尼娜和奥利维亚抓走。观察者聚集讨论九月对彼得的处理情况。戴维以尼娜胁迫奥利维亚按自己的说法去做，奥利维亚用了缓兵之计。彼得猜到是戴维对奥利维亚下了黑手，此时九月出现告诉彼得奥利维亚需要他，然后晕倒。沃尔特极让彼得和观察者进行思想深处沟通，九月告诉彼得必须回到自己的家，说完九月消失。彼得救回奥利维亚，但是彼得却回到自己的时间线。

毁容人入室夺吻杀人取样，奥利维亚被叫到案发现场，调查得子死者是丈夫死之后杀人者的下一个猎物。沃尔特得到了彼得和九月的录像，看到九月对彼得的眼睛做了手脚，沃尔特叫回彼得从他眼睛里取出有地址的东西。毁容人再次作案，奥利维亚带队赶到，但是毁容人已经离开，奥利维亚立即前往死者家中保护其妻子，最终将将毁容人抓获。奥利维亚决定让自己对彼得的爱顺其自然发展下去。

沃顿赛亚的航班上一乘客变成一只怪兽而亡，彼得去暗发现场调查。奥利维亚以精神创伤被停职。沃尔特精心准备一切给彼得庆生，让彼得感激。沃尔特发现死者身上有个怪异的符号，彼得在奥利维亚陪同下查找有关的讯息。林肯被病毒感染，沃尔特给他研究药剂让林肯喝。沃尔特发现犯罪者是在用脂肪。彼得发现犯罪者的踪迹，带人赶到，林肯开枪将变异人打死。

林肯奉布洛伊之命去了另一个世界，另一世界警察在教堂内发现许多死尸，林肯参与案件的调查。林肯等人通过调查发现是变行人杀人，但是另一世界的布洛伊不相信这个结论。凯南杀人，林肯当场抓获他。在实验室林肯看到所有变形人的分布图，并抓到幕后黑手尼娜。林肯将凯南带平行世界让沃尔特帮助他脱离苦海。

另一世界的林肯去世，奥利维亚寻找答案。布洛伊看到琼斯在家等他，原来儿子克里斯多夫需要琼斯医治。平行世界里两人被无形之力举起之后死亡，沃尔特等人前往案发现场调查，经过判断得出这些人之死与另一世界有关，沃尔特和林肯来到另一个世界。另一世界的奥利维亚从尼娜嘴里得知布洛伊是内贼，布洛伊坦白一切。沃尔特回到平行世界，他发现琼斯的真正的目的是读取数据，最终将两个世界毁灭。

埃塔和西蒙从琥珀中将封存20年的沃尔特就出，但是沃尔特的脑组织已经严重受伤。埃塔和西蒙带沃尔特来到了巨力集团，两人给他注射大脑液。西蒙说起2015年观察者对人们进行屠杀，所以他想将观察者赶出自己的家园。此时警报响了，沃尔特恢复正常并在在实验室里放上反物质而逃离，等观察者赶到被炸掉。沃尔特想起自己的团队在哪里被封存，带领西蒙和埃塔前往营救。救自己的队员。

沃尔特将琼斯破坏两个世界的结论告诉两个世界的人，大家议论纷纷。突然两个世界同事爆发地震，并且一致。另一世界尼克告诉林肯自己预感到地震，林肯立即将此消息告诉奥利维亚，奥利维亚得知是琼斯利用参加克特西芬实验的对象的能力产生地震。奥利维亚审问尼克，但是被尼克欺骗。一场新的地震即将发生，沃尔特只能选择关闭末日机器，另一世界的人都回到自己的时间线上。

波斯顿一系列的人下了电梯便离奇的死亡，吓的周围的人都不敢动。与此同时，彼得和奥利维亚同时接到报案电话，沃尔特已经赶到案发现场。沃尔特发现死者中了纳米机器人病毒，继而发现病毒中存在嵌入体，得知是贝利是幕后黑手。沃尔特告诉尼娜贝利还活着，但是尼娜不相信是贝利的所为。沃尔特来到圣莱克精神病院，拿走了2005年的来访记录。沃尔特寻找贝利时助手受伤，此时贝利出现。

彼得和奥利维亚找沃尔特时得知杰西卡一直为贝利效命，最后被奥利维亚杀死，在在尼娜的帮助下从已死的杰西卡那得知奥利维亚是贝利的新能源，以及威廉在一艘船上。彼得和奥利维亚在多方的配合下来到贝利的船上，沃尔特为了拯救世界只能打死奥利维亚，贝利阴谋未得逞而离开。沃尔特立即取出奥利维亚脑袋里的子弹，奥利维亚被救下。奥利维亚变成普通人，并且怀孕。观察者出现告诉沃尔特“他们就要来了”。