Am 22. März 2010 begannen die Dreharbeiten zur vierten Staffel. Als Drehorte wurden unter anderem Powerscourt Estate, The O2, Dublin Port, Grand Canal Dock und Park West Business Park erwähnt. Des Weiteren kehrt Connors Freund Duncan, der in der ersten Staffel dabei war, für eine Folge zurück.

Ciarán McMenamin, Alexander Siddig und Ruth Kearney treten zu Beginn der vierten Staffel, neben Lester und Becker dem Team bei. Alexander Siddig wird Philipp Burton spielen, einen Wissenschaftler, dem nun ein Teil des ARC gehört. Der andere Teil bleibt in den Händen der Regierung bzw. Lester, wodurch das ARC teils zu einer staatlichen und teils zu öffentlichen Einrichtung wird. Ciarán wird als Matt Anderson, Ex-Soldat und Zoologe, dem Team beitreten, wobei er aus seinen wahren Beweggründen ein Geheimnis macht. Ruth spielt die unkonventionelle Jess, welche das Team vom ARC aus koordiniert.

Am 25. Juni 2010 gab Tim Haines bekannt, dass die Dreharbeiten für die vierte Staffel abgeschlossen seien.

In Episode eins sind Abby und Connor noch immer in der Kreidezeit gefangen. In der Gegenwart ist ein Dracorex aus seinem Gehege ausgebrochen und wird mit Hilfe eines Wasserkanisters in Lesters Büro gesperrt. Dort betäubt Becker ihn mit den neuen Taserpistolen. In der Kreidezeit fischt Connor an einem See und wird von einem Spinosaurus entdeckt. Connor flieht und versteckt sich gemeinsam mit Abby. Abby und Connor kommen aus ihrem Versteck und hören einen Raptor. Abby lässt ihren Rucksack fallen und versteckt sich hinter einem Baum. Der Raptor schnappt sich Abbys Decke, an der viele Erinnerungen an die alte Zeit liegen. Connor sucht im Nest des Raptors und findet neben der Decke Helens Anomaliesteuerung. Als Connor die Anomalie öffnet, taucht der Spinosaurus auf und versperrt ihnen den Weg. Der Raptor wird vom Spinosaurus gefressen und die beiden gelangen zurück in die Gegenwart. Becker erkennt sie und schließt sie in die Arme. Die Anomalie wird verschlossen, doch Connor will sie mit der Anomaliesteuerung ganz verschwinden lassen. Stattdessen öffnet er sie und der Spinosaurus kommt durch. Abby schnappt sich mit Connor ein Auto und sie verfolgen den Spinosaurus. Der Spinosaurus wird in eine Arena gelockt und mit einem Tasergewehr angeschossen. Connor lässt die Anomaliesteuerung in das Maul des Tieres fallen. Abby und Connor werden in das neue ARC gebracht und müssen erfahren, dass sie ihre Jobs verlieren, da sie keinen militärischen Hintergrund haben. Beide protestieren, doch Lester sagt ihnen, dass es seine Idee gewesen war. Später küssen sich Abby und Connor in ihrer Wohnung und freuen sich, endlich wieder in der Gegenwart zu sein. Matt trifft sich mit einem älteren Mann namens Gideon, der ihm eine seltene Pflanze schenkt.

In Episode zwei gelangt ein junger Kaprosuchus durch eine Anomalie in ein Haus. Eine Frau findet das Tier und denkt, es sei ein Krokodilbaby und spült es die Toilette runter. Dort tötet der Kaprosuchus eine Ratte und wächst zu einem ausgewachsenen Tier heran. Im ARC darf Abby weiterhin arbeiten, allerdings als Tierpflegerin. Dort begegnet sie dem kolumbianischen Mammut aus Episode sechs der zweiten Staffel. Rex kommt angeflogen und begrüßt sie. Connor wurde entlassen und sucht in Jess Haus eine Wohnung und findet seinen alten Freund Duncan. Dieser ist von Kreaturensichtungen besessen geworden. Er und Connor fahren auf eine Müllhalde und finden dort Überreste eines vermissten Arbeiters. Die Arbeiter zünden das Zuhause des Kaprosuchus an, woraufhin dieser Amok läuft. Matt ist Abby, welche einen Anruf von Connor erhalten hat, gefolgt und rettet diese vor der Kreatur. Der Kaprosuchus verfolgt Abby und tötet einen Soldaten. Sie sperren die Kreatur in einen Container. Doch das kraftvolle Tier befreit sich und verfolgt Duncan. Matt will die Kreatur mit Leuchtpistolen aus den Containern vertreiben. Der Kaprosuchus greift Becker von oben an. Abby, Connor und Matt schießen gleichzeitig und töten den Kaprosuchus. Matt hat sich im ARC für Connor eingesetzt und dieser hat seinen Job wieder.

In der dritten Episode gelangen Emily, Ethan und Charlotte durch eine Anomalie in einem Theater in das 21. Jahrhundert. Ethan beschuldigt Emily für den kurz darauffolgenden Tod von Charlotte. Als das Team auf Grund der Anomalie in dem Theater auftaucht ist es Matt, der Emily als erstes entdeckt und ihr in eine unbekannte Zeit folgt. Währenddessen hat Philipp erfolgreich verhindert, dass Connor das Team zur Anomalie begleitet und ihn mit der Aufgabe beschäftigt, einen Bio-Scanner zu testen. Dabei wird das ARC in einen "Lockdown"-Zustand versetzt. Es gelingt Connor jedoch, dies wieder rückgängig zu machen.

In Episode vier müssen drei Schüler nachsitzen. Der Lehrer holt sich einen Kaffee und wird dabei von einem Therocephalia gefressen. Aufgrund der Anomalie schickt Jess das Team in die Schule. Die Jugendlichen halten sie fälschlicherweise für die Polizei und verschließen alle Türen. Das Mädchen ist alleine in der Turnhalle und Becker und Matt versuchen alles, um sie noch rechtzeitig zu finden - jedoch ohne Erfolg. Connor geht derweil die Jungen suchen und rettet sie. Das Tier kann zurück in seine Zeit gebracht werden.

In der nächsten Episode wird Matt mit Abby und Connor zu einer ungewöhnlichen, da instabilen, Anomalie geschickt. Doch unterwegs trennt er sich von seinen Kollegen, da ein Black-Box-Signal von Emily aufgetaucht ist. Er sucht sie und trifft dabei auf Ethan, der Emily in einen Sarg gesperrt hat. Matt kann sie retten und bringt sie ins ARC. Connor und Abby stoßen bei der Suche nach der Anomalie auf ein Dorf, dessen Einwohner vor einem unheimlichen Wurm Angst haben. Philipp befiehlt ihnen jedoch, das Tier zu ignorieren und sich nur um die Anomalie zu kümmern. Connor und Abby teilen sich auf: Connor sucht die Anomalie, Abby den Labyrinthodontia. Nachdem Abby beim Kampf mit dem Wurm ihre Waffe verloren hat, flüchtet sie in einen Wohnwagen und fährt mit dem Wurm auf dem Dach zur Anomalie. Dort gelingt es den beiden, den Labyrinthodontia und sein Jungtier in ihre Zeit zu schaffen.

In der sechsten Episode öffnet sich in einem Keller eines herrschaftlichen Anwesens eine Anomalie - das Team schafft ein männliches Hyaenodon in die Urzeit zurück. Kurz danach erscheint überraschend die frühere ARC-Mitarbeiterin Jennifer Lewis, die dort am Tag darauf heiraten möchte. Statt das Gelände räumen zu lassen, wollen Abby, Connor, Matt und Emily der Hochzeit als Gäste beiwohnen und eventuelle Gefahren abwehren. Tatsächlich wird die Zeremonie von einem zweiten Hyaenodon unterbrochen. Sie töten das Weibchen und die Zeremonie findet noch am selben Tag statt.

In Episode sieben bringt Connor sein selbstentwickeltes Gerät zum Einsatz, welches zeigt, in welches Jahr die Anomalie führt. Gleich beim ersten Einsatz scheint es nicht zu funktionieren: Es zeigt das Jahr 1867 an, obwohl die Anomalie eindeutig in die Urzeit zu führen scheint. Nach einem Terrorvogel kommt auch der totgeglaubte Danny durch die Anomalie in die Gegenwart. Als das Team kurz danach Ethan festnimmt, erkennt Danny in ihm seinen seit 18 Jahren verschollen Bruder Patrick wieder. Er wird ins ARC gebracht, kann jedoch fliehen und in die Vergangenheit fliehen, Danny folgt diesem, nachdem er Matt gesagt hat, dass er Philipp keineswegs trauen darf. Derweil finden Connor und Abby heraus, dass zwei Anomalien auf dem gleichen Fleck sind: aus der Urzeit und dem Jahr 1867, woraufhin Emily in ihre Zeit zurückkehrt.