Sydney torna al lavoro. E al suo ritorno, Sloane comunica che gli scienziati dell'SD-6 cercano di capire a cosa serve e come funziona l'apparato recuperato da Sydney. Sloane manda Sydney e Dixon a Madrid per rubare una valigetta che contiene un disegno con quello che sembra essere il codice binario disegnato però nel tardo 15° secolo da Milo Rambaldi. A Madrid, Sydney va ad una presentazione nel museo dell'automobile, dove è nascosta la valigetta, mentre Dixon controlla la situazione dall'esterno. Sydney scopre che anche Anna si trova lì, e che l'ha preceduta prendendo la valigetta. Dopo una dura lotta ed un inseguimento, grazie alla sua mira precisa Sydney riesce a impossessarsi della valigetta. Intanto Will continua ad indagare sull'omicidio di Danny, e scopre che tutte le telecamere di sorveglianza che si trovano attorno al vecchio appartamento di Danny non funzionavano nel raggio di un miglio la notte dell'omicidio... La storia tra Will e Sydney ha un risvolto inaspettato dopo una serata insieme a Francie e al suo fidanzato Charlie: Sydney e Will, un po' brilli, si baciano, poi restano colpiti da quanto è appena successo.
Francie rivela all'amica Sydney che lei e il suo fidanzato Charlie non hanno più dei bei momenti di intimità. Intanto all'SD-6, Marshall non riesce ad aprire la valigetta e, sapendo che Anna ha la chiave, Sloane organizza con il Direttorio K un incontro tra Sydney e Anna in un luogo neutrale, al centro del campo dello stadio deserto di Berlino, per aprire la valigetta e guardare insieme il disegno con il codice; Sloane sa che il Direttorio K ignora che il codice è composto da due disegni di cui quello è soltanto la seconda metà.
Sydney si incontra con l'agente speciale Seth Lambert, assegnato come suo contatto in sostituzione di Vaughn, prima di andare a Berlino, ma Sydney è subito in disaccordo con l'uomo e gli suggerisce di far riassegnare Vaughn al suo caso, promuovendolo, oppure lei non comunicherà più con la CIA.
Arrivata a Berlino, , Sydney ha una cuffia della CIA ed è contenta di sapere che Vaughn è tornato al suo caso. Uomini dell'SD-6 e del Direttorio K sono situati sulle gradinate dello stadio, per evitare che una delle due parti non rispetti l'accordo. Sydney si incontra con Anna, ma quando Anna apre la valigetta fuoriesce uno strano suono,dall'interno e sia Sydney che Anna guardandosi rimango colpite dall’accaduto non sapendo cosa fosse.
