La deuxième saison expose la poursuite de la machine par diverses organisations, chacune avec ses propres objectifs. Le FBI poursuit ses efforts pour capturer "l'homme au costume", tandis que Reese, avec l'aide de Carter, tente de leur échapper. Le HR, décimée à la fin de la saison 1, rompt avec Elias et commence à se reconstruire avec l'aide de la famille Yogorov. Un nouveau groupe, Decima Technologies, apparaît sous la direction de l'ancien agent du MI-6, John Greer. 

• Reese recherche Finch enlevé par Root à la fin de la saison 1. Le passé de Root dénoue lentement dans une série de flashbacks.

• Carter et Fusco, maintenant à la fois au courant des activités de Finch et de Reese, deviennent de plus en plus important dans leurs missions. Les deux collègues sont traqués, eux aussi, par le HR.

• La création de la Machine est expliquée, tout en revenant sur l'histoire de Finch. Le problème de jambe de Finch est divulgué et certaines programmations de la Machine sont dévoilées. Les causes de la mort de Nathan Ingram sont également révélées.

• Nicholas Donnelly possède une grande obsession pour trouver "L'homme au costume". Il finit par arrêter Reese en companie de Carter avant d'être tué dans un accident volontaire commandité par Kara Stanton.

• Examen du partenariat de Finch avec Nathan Ingram. La relation de Finch et Grace Hendricks et le bombardement qui a tué Ingram est exprimé à travers une série de flashbacks.

• L'effondrement et la reconstruction du HR sous Alonzo Quinn et Patrick Simmons.

• L'arrivée de Decima Technologies, et le recrutement de Kara Stanton par Greer. 

• Stanton utilise Reese et Mark Snow pour planter un virus conçu pour prendre en charge la machine.

• Toutefois, il reste des mystères sur son fonctionnement et sur la poursuite de la protection des vies que celle-ci entreprend.