La Segunda Temporada de Fringe se estrenó el 17 de septiembre de 2009 con 23 episodios.

Episodio 1: Un nuevo día en la vieja ciudad
Un soldado cambia-forma intenta matar a Olivia provocando un accidente en Nueva York. Al ver frustrado su plan inicial, el soldado buscará la forma de acabar su misión a toda costa. Este no es el único problema al que se enfrenta la división Fringe en este episodio, ya que el gobierno parece decidido a cerrarla por falta de resultados.

Episodio 2: La noche de los objetos deseables
Olivia sale del hospital y va a investigar una serie de desapariciones sospechosas de personas en Pennsylvania. Mientras tanto, el soldado sigue intentando completar su misión y Olivia intenta recordar su paso por el otro lado.

Episodio 3: Fractura
Olivia acude a Sam, el hombre que ayudó en la rehabilitación a Nina, para ver si puede ayudarla a ella a mejorar tras el accidente, y tiene algunos flashes de su visita al otro lado. La división Fringe estudia en este caso una explosión en la que no se usó material explosivo. Su investigación les llevará a Iraq, donde conocen los detalles del programa 'Hombre de hojalata' que les ayudará a resolver el caso.

Episodio 4: Inercia retrasada
En una semana se han robado cabezas congeladas de tres almacenes criogénicos distintos, un hecho nada extraordinario si no fuera porque uno de los muertos en el tercer robo sangra una sustancia del color de la plata. Olivia y los suyos tendrán que resolver quienes y para qué roban las cabezas, y por qué una persona con un aparato para cambiar de forma sangra mercurio.

Episodio 5: La lógica del sueño
Olivia, Peter y Walter deben viajar a Seatle para investigar un misterioso incidente relacionado con un hombre que atacó a su jefe porque creía que era una criatura malvada. El equipo explora la conexión entre este incidente y los sueños.

Episodio 6: Terrícola
La División Fringe se enfrenta al rompecabezas de una investigación donde las víctimas se desintegran inexplicablemente en cenizas. El sombrío caso arroja algo de luz sobre el pasado del agente especial Phillip Broyles.

Episodio 7: Acción humana
Un desconcertante secuestro producido en Nueva York lleva a la División Fringe a descubrir una fuerza de inimaginables consecuencias. Mientras la investigación se intensifica, el misterio y la amenaza aumentan cuando el equipo detecta una conexión entre el secuestro y Massive Dynamics.

Episodio 8: Agosto
Capítulo dedicado a un Observador llamado Agosto que cambia la idea que se tiene de ellos como seres sin emociones ni sentimientos, en el que el susodicho deja de mantenerse al margen e interviene para cambiar los hechos de la historia.

Episodio 9: La lombriz
Un carguero encalla y la costa aparece llena de cuerpos que presentan una apariencia parecida a la de un calamar. El equipo llega a la escena para examinar los cuerpos y descubre que los misteriosos organismos son parásitos gigantes. Además, descubren que el caso está unido a una amenazante organización.

Episodio 10: Materia gris
Alguien está operando a pacientes de varios psiquiátricos y devolviéndoles la cordura por alguna razón que nadie conoce. La división Fringe debe investigar cómo es posible curar una enfermedad así, y qué finalidad puede tener.

Episodio 11: Desenterrado
Una adolescente con muerte cerebral regresa milagrosamente a la vida gritando un código alfanumérico con información militar clasificada. El equipo Fringe investiga el extraño suceso. Este episodio pertenece a la primera Temporada, es el 1x21.

Episodio 12: Ver o no ver
El equipo de Fringe sigue un inexplicable ataque relacionado con humanos desfigurados. Para estudiar el caso llegan hasta Edina City, un pequeño pueblo de Nueva York, donde la investigación tomará un camino inesperado.

Episodio 13: Lo que hay debajo
Mientras que Walter Bishop aterroriza a los niños en el Boston's Children Science Center (Centro de las ciencias para niños, en Boston), tras contarles horribles historias, y se le retira la tarjeta de acceso por ello, un hombre llamado Radjan Vandenkemp, con carnet holandés, entra en un edificio de oficinas y cae desplomado al suelo tras salirle sangre por la nariz a pesar de que el mensajero que había subido con él en el ascensor trata de salvarle la vida sin conseguirlo. 

Episodio 14: La resurrección de Bishop

Episodio 15: Jacksonville
En Manhattan Ted Pratchett y su compañera de trabajo Pauline Hess notan unas pequeñas sacudidas antes de que ella se vaya a casa, pero cuando ella se dispone a marcharse se produce una sacudida más fuerte y Ted Pratchett es el único superviviente… aunque no del todo, porque su cuerpo ha sufrido una metamorfosis en el proceso.

Episodio 16: Peter
En un flashback, Walter le explica a Olivia que en 1985, construyó una ventana que le permitió presenciar los eventos de un mundo alterno, (cual este aparato, aparece en el episodio 20 de la Temporada 1, en el fallecimiento de Robert), donde le gusta este mundo, el otro Walter (que él apoda "Walternato") está trabajando en una cura genética para la condición grave de Peter. Cuando Walter regresa a visitar a Peter, se muere.

Episodio 17: Olivia, en el laboratorio, con el revólver
En Providence (Rhode Island) una abogada de treinta años llamada Miranda Green se reúne con un hombre bastante enfermo llamado Neal Wilson en una cafetería y que está convencido de que su enfermedad no es una casualidad y que es a consecuencia de lo que pasó en el colegio. Busca a otros niños con los que estudiaba para saber si están pasando por lo mismo.

Episodio 18: Tulipán blanco
En un vagón lleno de gente se comienzan a sentir fenómenos extraños, pero duran poco ya que un hombre salido de la anda aparece de pie en el pasillo. Un joven pide en el andén a los que por allí pasan hasta que el tren llega y le solicita limosna al único pasajero que baja, sin saber que al subir a ese vagón, momentos después, se encontrará con una docena de cadáveres.

Episodio 19: El hombre del otro lado
Dos jóvenes están en un coche, fumándose un porro, junto a un edificio abandonado de Worcester (Massachusetts), cuando escuchan retumbos y ven restos que caen encima del coche. El chico baja a investigar que ocurre pero no tarda mucho en morir ya que varios polimorfos han ido a parar al edificio y uno de ellos lo mata para convertirse en una copia suya.

Episodio 20: Betty Marron
Walter es el encargado de contarle una historia a Ella, la sobrina de Olivia. Él imagina entonces una comedia musical con Olivia como heroína.

Episodio 21: En busca de un significado
En una cafetería de Oyo County, Washington, Peter se deja querer por una de las camareras del lugar. Queda con ella cuando acabe de trabajar ya que la chica ha prometido llevarle un cd de música a su motel pero aunque Peter la espera en la recepción toda la noche Krista Manning no da señales de vida. Lo único que recibe al despertarse es una extraña llamada que no entiende ya que sólo puede escuchar ruido.

Episodio 22: El otro lado, parte I
Walter observa gracias a los videos de las cámaras de seguridad como su réplica del otro mundo ha venido a buscar a su hijo y le propone marcharse con él, advirtiéndole de que si lo hace no podrá regresar. Peter decide marcharse para tristeza de su padre y Olivia que también está desolada. Walter tiene un presentimiento de que algo horrible le pasará a Peter y Olivia recibe una nota en un bar de uno de los observadores que puede corroborar lo que Walter piensa.

Episodio 23: El otro lado, parte II
Bell y Dunham se reúnen. Ellos deben de hacer algo para salvar a Walter y a Peter de «Walter ego».

Primera Temporada

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