Serial opowiada o grupie bohaterów, którzy badają tajemnice Atlantydy i jednocześnie zmagają się z coraz to nowymi zagrożeniami. Na początku czwartej serii ekipa znajduje się w niezwykle trudnej sytuacji. Członkowie ekspedycji są ranni, a samo miasto straciło kontakt z Ziemią. Dryfuje teraz w przestrzeni kosmicznej.Sheppard powraca z misji. Zastaje Atlantis całkowicie opuszczone i otoczone piaszczystymi wydmami. Odnajduje hologram dr. McKaya, który mówi mu, że znalazł się w oddalonej o 48 tysięcy lat przyszłości, a wszyscy dawno nie żyją. Jednak hologram ma plan, jak ocalić miasto i sprawić, aby Sheppard wrócił do własnych czasów.