Reese und Finch versuchen fieberhaft, das, was vom Source Code der Maschine noch zu retten ist, wiederherzustellen. Root kämpft währenddessen um ihr Leben. Und Fusco muss sich mit den Folgen der Tötung von Dominic und Elias auseinandersetzen.

Die Maschine hat beim Rebooten eine kleine Panne, die Reese und Fusco die Namen von Dutzenden Personen verrät, die entgegen ersten Analysen gar nicht in Verbrechen involviert sind. Gleichzeitig schließt sie Finch und Root aus dem System aus, weil sie beide wegen ihrer gewalttätigen Vergangenheit als potentielle Gefahr identifiziert.

Rückblick in das Jahr 2010: Gemeinsam mit seiner CIA-Kollegin Kara Stanton ermittelt Reese gegen einen Soldaten, der geheime Informationen an die Taliban verkaufen soll. Ihr Auftrag besteht darin, ihn zu töten, sollte sich der Verdacht als wahr herausstellen. Gegenwart: Die Maschine funktioniert wieder einwandfrei und vermittelt Reese eine Person, die mit seiner Vergangenheit zusammenhängt – den Bruder des Soldaten, den er 2010 durchleuchtete. Root und Harold gelangen an eine Software, über die Samaritan Informationen erhält. Wird sie ihnen dabei helfen, endlich eine Schwachstelle bei dem übermächtigen Gegner zu finden?

Nach neun Monaten kann Shaw ihren Peinigern entkommen. Zuvor haben diese ihr einen Mikrochip implantiert und versucht, sie einer Gehirnwäsche zu unterziehen. Dadurch wollten sie den Standort der Maschine ermitteln, da es neben Samaritan keine weitere mächtige künstliche Intelligenz geben soll. Root ist überglücklich, dass Shaw wieder da ist. Nachdem Shaw von der Folter während der Gefangenschaft erzählt, haben John und Harold Zweifel, was ihren Zustand angeht. Und diese Sorge ist berechtigt.

John Reese beschützt Ethan Garvin, einen Tonanalytiker bei ShotSeeker. Mit seinem außergewöhnlichen Gehör entdeckt dieser bei einer Aufnahme Pistolenschüsse. Alle Versuche, jemanden auf seine Entdeckung aufmerksam zu machen, scheitern jedoch. Darüber hinaus werden Reese und Fusco von Elias’ Komplizen bedroht, die jetzt endlich die Wahrheit über das Attentat auf Elias erfahren möchten …

Die Maschine schickt Reese und Finch zu Kent Turner, einem Züchter edler und wertvoller Pferde. Auf der Hochzeit seiner jüngsten Tochter Phoebe fotografiert Maggie, die Hochzeits-Fotografin, eine Szene, die eindeutig beweist, dass dort Pferde gedopt wurden …

Der Moderator einer Radioshow, die sich mit Verschwörungstheorien beschäftigt, ist an Informationen gelangt, die ihm gefährlich werden könnten. Root versucht undercover, den Medienmann zu schützen.

Reese folgt dem internationalen Geschäftsmann James Ko, der an einem mystriösen Virus stirbt. Reese und Finch versuchen in einem Krankenhaus, die Person zu finden, die für Kos Tod verantwortlich ist.

Reese und Finch bekommen die Nummer von Terry Easton, dem Mitarbeiter eines Schlüsseldienstes, der gerade in einer Investment-Firma eine Bombe deponieren will. Reese kann ihn davon abhalten und nimmt ihn mit aufs Polizeirevier. Bald stellt sich heraus, dass Easton von einer geheimnisvollen Stimme, die seine Frau Carla entführt hat, gezwungen wurde, die Bombe dort zu platzieren ...

Durch einen fatalen Fehler kommt Harold Finchs geheime Identität ans Tageslicht. Das Team unternimmt alles, um ihn vor den Samaritan-Agenten zu beschützen, die ihn durch New York hetzen.

Nach dem Tod von Root ist das Team „Maschine“ auseinandergerissen. Finch fährt alleine in den Süden. Shaw glaubt, in einer Simulation gefangen zu sein und will von den anderen nichts mehr wissen. Nur Fusco und Reese sind dabei, als Root in einem anonymen Grab beerdigt wird. Reese findet Shaw auf einem Kinderspielplatz und kann sie letztlich überreden, doch wieder mitzumachen. Vor allem, als sie hört, dass die neue Nummer der Präsident der Vereinigten Staaten ist …

Finch ist mit dem Virus ICE-9 unterwegs zur NSA, um mit diesem Samaritan auszuschalten. Allerdings zweifelt er noch an seiner Entscheidung, da das Virus seine Maschine ebenfalls beseitigen würde. Die Maschine bietet Harold Einblicke in die Welt, wie sie gewesen wäre, hätte er seine Maschine nicht gebaut. Mit Hilfe der Maschine gelangt Harold tatsächlich bis ins Rechenzentrum der NSA, wo er allerdings bereits von Greer erwartet wird. Da das Passwort zur Aktivierung des Virencodes von Harold gesprochen werden muss, bringt Greer Finch in einen schallisolierten Raum, um dort herauszufinden, ob eventuell auch die Maschine das Passwort kennt …

Die Aktivierung des Ice-9-Virus hat zu eine Art digitalem Weltuntergang geführt. Der weltweite Zusammenbruch des Internets und die damit verbundenen Ausfälle im Finanzsektor und der Infrastruktur haben überall zu chaotischen Verhältnissen geführt. Fusco und Reese sind auf der Suche nach Finch, allerdings ist Samaritan auch auf der Suche nach den beiden und will sie von bestochenen Polizisten liquidieren lassen. Finch kann das mit Hilfe von Thornhill und ein paar Scharfschützen verhindern, doch das Problem besteht weiter: Samaritan kämpft auf allen Ebenen ums Überleben …