Han pasado varios meses desde el episodio anterior y todos se están ajustando a ciertas nuevas circunstancias en su vida. Michael Vaughn ha tenido que pasar por una severa comisión psiquiátrica tras asesinar a su esposa y, más tarde, reducir su casa a cenizas. Está considerando dejar la CIA, otra vez. La propia Nadia ha abandonado la vida de espía y vive en Argentina. Inundados por burocracia y bajo el constante escrutinio público, la CIA, al mando de la directora Hayden Chase, decide poner en marcha una rama secreta que haga el trabajo a su manera, un nuevo SD-6, esta vez del lado de los buenos. Para ello, hace que Vaughn, Jack, Dixon y Sydney abandonden oficialmente la agencia para que puedan integrarse en esta nueva rama. La sorpresa llega cuando descubren que su nuevo jefe será el mismísimo Arvin Sloane, que ha creado la nueva rama, llamada Solo Personal Autorizado (APO), gracias a un nuevo acuerdo con el gobierno. Sydney no está precisamente emocionada por este nuevo revés, pero sabe que la única manera de atar corto a Sloane es trabajar junto a él, y de eso trata su nueva misión: vigilar a Sloane y, si es necesario, neutralizarle.

Pero el mayor problema de Sydney es hacer frente a los sentimientos de rencor que guarda a su padre. En los papeles que encontró en Wittemberg, se detallaba mucha información sobre su madre, Irina Derevko, y al final del informe se adjuntaba una petición formal de Jack Bristow para eliminarla dado el peligro que suponía para la seguridad. El permiso fue aprobado y el propio Jack fue el encargado de asesinar a la madre de Sydney. Problemas personales al margen, la SPA tiene que intervenir en una nueva organización terrorista que planea un inminente ataque importante. Para ello, cuentan con una nueva incorporación a la SPA: Marshall, bastante aburrido e intimidado ahora que está casi solo junto a Weiss en la CIA. En la búsqueda de los líderes de esa nueva organización terrorista, Sydney se cruza con Kazu Tamazaki, un peligroso oriental que se considera a sí mismo un samurai moderno y que estaba relacionado con el antiguo amor de Nadia. Cuando este captura a Sydney y amenaza con matarla debido a un contrato que ha de cumplir, Nadia entra de nuevo en el juego del espionaje para salvar a su hermana. Momentos antes de morir, Tamazaki confiesa a Sydney el nombre de la persona que le contrató para matarla: Irina Derevko. Confusa, Sydney habla con Jack y este le cuenta que eliminó a Irina para poder librar a Syd de este peligro. Pero no todo es lo que parece cuando Sloane, ya a solas con Jack, le pregunta si "le ha contado toda la verdad". Con APO ya en marcha, Sloane anuncia una nueva incorporación oficial al grupo: Nadia, que ha reconsiderado su opinión y regresa al mundo de la inteligencia.

Se realiza una fiesta en casa de Sydney para festejar el cumpleaños de Weiss, al parecer Nadia y él se llevan muy bien... a Vaughn le preocupa que Nadia rompa el corazón de su amigo pero Sydney no le toma demasiado en serio. Entra en escena Jack para pedirle a Sydney que no revele la verdad a su hermana sobre la muerte de su madre, Sydney es tajante al contestarle que prefiere que se entere por ella a que lo haga por alguien más. En APO Sloane asigna una nueva misión, deben recuperar un ordenador robado a la NSA por Martin Bishop por encargo de un nuevo grupo terrorista, mientras tanto Jack se ofrece para realizar la evaluación psicológica de Nadia, lo cual a Sydney no termina de gustarle. Sydney finge se una damisela en apuros para lograr la confianza de Bishop y hacer que este la invite a entrar a su casa, una vez dentro consigue entrar en el servidor y obtener la ubicación del ordenador, pero no logra escapar de la casa antes de que la CIA intente recuperar el ordenador, Weiss es capturado y la fachada de Sydney descubierta, Vaughn y Dixon entran al rescarte solo para descubrir que Bishop les ha burlado secuestrando también a Sydney. Sydney con ayuda de Weiss logra safarse y luego persigue a Bishop hiriéndole pero quedando a merced de este. al final es Nadia quien salva a Sydney revelándole que fue Bishop quien asesino a su madre, más tarde Sydney reclama a Jack esta mentira, Jack le dice que es por el bien de todos.

La agente doble Sydney Bristow, junto con su enlace con la Central de Inteligencia, el también agente Michael Vaughn se verá implicada en un nuevo y complicado caso: la búsqueda de una peligrosa arma biológica. Los dos agentes irán encubiertos para recuperar una nueva arma. Mientras tanto, Sydney se mostrará preocupada porque Vaughn aún no ha dejado atrás su relación con Lauren y Nadia interrogará a Jack para descubrir la verdad sobre su madre.

Sydney y Vaughn se harán pasar por un matrimonio con la intención de encontrar un arma que puede traer de vuelta las Edades Oscuras. Sin embargo, el barrio en el que están infiltrados, una extraña recreación de un pueblo americano, no es tan encantador como parece.

Tras intoxicarse con un alucinógeno, Sydney comienza a actuar de forma extraña. Vaughn y Jack deben darse prisa para encontrar un antídoto antes de que Sydney ponga su vida, y la de otros cercanos a ella, en peligro.

Mientras Sydney y Nadia hablan sobre la forma en la que Nadia ha aceptado la paternidad de Sloane, Sloane se preocupa por el bienestar de Nadia cuando ella y Sydney se infiltran como dos ricas e irresponsables jóvenes herederas para encontrar un mortal producto químico.

Sloane le da a Jack total autoridad sobre los otros miembros, incluyendo a Anna Espinosa, una vieja enemiga de Sydney. Sin embargo, Anna cambia las cosas en la organización cuando captura a Nadia y fuerza a Sydney a cumplir sus órdenes. Sydney le cuenta a Nadia la profecía de Rambaldi, la cual profetiza que dos hermanas lucharán y tan solo una sobrevivirá. Mientras, Vaughn visita a Sark y trata de engañarle para que le ayude a capturar a Anna. Finalmente, una de las hermanas es herida de muerte por Anna.

Mientras Nadia está en coma, Sark entra en la organización para ayudarles a infiltrarse en el Frente Revolucionario de Cadmus y recuperar la bomba, pero a cambio pide ver el cuerpo de Lauren y que Vaughn abra el ataúd para él. Nadia sería la única persona con la inteligencia necesaria para interceptar la bomba, así que Jack es forzado para despertar prematuramente a Nadia del coma, poniendo en peligro su vida, lo que no le hace gracia a Sloane cuando se entera.

Dixon convence a Sydney para que le ayude a probar que Sloane está utilizando la organización para robar el índice Blackwell. Sydney entra en la casa de Sloane para copiar la clave secreta de su teléfono privado y poder pinchar sus llamadas. Cuando Nadia la descubre, se enfada con su hermana. Mientras tanto, Vaughn descubre algo desagradable sobre su padre cuando va a visitar a su tío en coma

Sydney deberá proteger la vida de un ciudadano que, sin darse cuenta, ha puesto en peligro. Mientras tanto, Jack planea una visita a un viejo amigo y Vaughn descubre más secretos sobre su padre.

Nadia pone en peligro tanto su propia vida como la de Sydney y Weiss tras desvelar su pasado a un peligroso criminal. Mientras tanto, Vaughn encuentra a una persona que está relacionada de alguna manera con su padre y Nadia e intentará averiguar todo lo posible sobre su pasado.

Tras fracasar en una misión, Sydney es atacada y puesta en un grave peligro y su única salvación será Marshall, el único capaz de liberarla. Mientras, Dixon es expuesto a un mortal patógeno liberado dentro de la organización.

Sydney y Vaughn ponen en peligro sus vidas tratando de encontrar la verdad sobre el padre de Vaughn, mientras que Jack y Sloane intentan conspirar contra la vida de ambos.

Katya Derevko se envenena para poder salir temporalmente de su celda y así contactar con Sydney. Una vez que Nadia le dice esto a su hermana, Sydney visita a su tía para decirle que se aleje de Nadia. Sin embargo, Katya descoloca a Sydney contándole cosas sobre su madre. Mientras, Vaughn se convierte en un malvado agente con intención de involucrándose con las personas que saben algo sobre su padre. Al final, él y Sydney descubren que el hombre detrás de estos dos planes secretos no es otro que Sloane. Sin embargo, las cosas no son exactamente como parecen.

La situación se complica en el S-D6 debido a los resultados de la investigación de Sydney y Vaughn sobre Sloane y su relación con el padre de este. Tras interrogar a Sloane, ambos concluyen que alguien le está presionando desde fuera, por lo que la organización decide poner una trampa para cazarlo pero fracasan y Sloane decide retirarse temporalmente. Sin embargo, Sydney le convence para que se mantenga en el caso ya que es la única persona que es capaz de anticipar el próximo movimiento de Arvin Clone. Pero Nadia teme que este tema haga que su padre reviva su pasada obsesión, Rambaldi.

La directora del orfanato donde Nadia estuvo, Sophia (Sonia Braga), ha recibido una brutal paliza. Ella contacta con Nadia y le dice que quiere verla. Sophia le cuenta a Sloane lo sucedido porque alguien está siguiendo a Nadia, de manera que él y Jack deciden contarles la verdad a sus hijas. Elena Derevko, la tercera y más cruel de las hermanas Derevko, ha estado siguiendo a Sydney y Nadia desde hace una década. Mientras, el doctor de Jack le aconseja que le cuente a Sydney su enfermedad.

Sydney se da cuenta de que su padre intenta ocultarle su enfermedad terminal, por lo que se ve obligada a recrear el tiempo en el que Jack trabajaba en la CIA e incluso hacerse pasar por su madre para ayudar a su padre. Además, la actriz brasileña Sonia Braga realiza un cameo.

El impostor que quiere hacerse pasar por Sloane cae en las redes de la organización. Para sacarle información sobre el asunto Rambaldi, el verdadero Sloane debe revivir una penosa situación para que el impostor se revele.

Sophia, la directora del orfanato de Nadia, es seguida por la organización tras conocerse su terrible verdad que pone en peligro la vida de un agente. Mientras, la fidelidad de Sloane queda en entredicho ahora que ha dejado de sentir la obsesión por Rambaldi. Jack se reúne con la cruel Derevko y con Vaughn que le efectúan una extraña pregunta

Elena Derevko se convierte en un problema para la organización cuando descubren que está viva y sigue tras Sydney. La protagonista debe encontrarla y para ello cuenta con la ayuda de Nadia y Jack. La única solución es descubrir a su hermana Irina para que les diga como pueden detenerla, pero para ello deben descubrir donde está.

Rambaldi está a punto de poner el mundo en peligro y Jack, Sydney, Irina, Vaughn y Nadia son los encargados por parte de la agencia de salvarlo, pero Elena se da cuenta de la llegada de este equipo y hará todo lo posible para detenerlos y que Rambaldi se salga con la suya.