Oliver e Felicity vivono da mesi altrove conducendo una vita normale, e Oliver vuole chiederle di sposarlo. Laurel, Diggle e Thea sono i vigilanti di Star City, e cercano di fermare una nuova banda criminale chiamata gli "Spettri". Laurel e Thea chiedono aiuto a Oliver, il quale accetta e torna a Star City con Felicity. Oliver scopre che Felicity stava aiutando da mesi la sua vecchia squadra nella lotta contro gli Spettri. Oliver trova il leader degli Spettri, ovvero Damien Darhk (ovvero l'ex membro che secoli prima tradì la Lega degli Assassini e che Ra's al Ghul voleva uccidere), il capo dell'organizzazione H.I.V.E. (la stessa organizzazione che fece uccidere il fratello di John). Oliver lo affronta ma viene facilmente sconfitto. Decide di tornare a essere il vigilante di Star City, con il nome di Green Arrow e con l'obiettivo di uccidere Damien.

Oliver e Thea pranzano con una vecchia amica della loro mamma, Jessica Danforth, e con sua figlia Madison, lei riferisce ai due che vuole candidarsi a sindaco. Oliver cerca di convincere Jessica a rinunciare poiché gli ultimi tre sindaci sono stati uccisi brutalmente ma la donna non gli dà ascolto e decide lo stesso di candidarsi. Quentin fa capire a Oliver che Star City non ha bisogno di un nuovo vigilante, ma di una persona che combatta alla luce del sole. A questo punto Oliver, nelle vesti di Green Arrow, e Thea, nelle vesti di Speedy, cercano di proteggere Jessica da un criminale di nome Lonnie Machin, assoldato da Damien per ostacolare la campagna elettorale della donna. Diggle confessa a Laurel che l'organizzazione di Damien (l'H.I.V.E.) uccise suo fratello, ma preferisce non dirlo a Felicity e Oliver. Quest'ultimo si accorge che Thea è diventata aggressiva e violenta, mentre i due litigano la ragazza aggredisce suo fratello, poi Laurel e Diggle la convincono a calmarsi. Oliver capisce che il comportamento di sua sorella è dovuto alla sua resurrezione, quando immersero il suo corpo nel Pozzo di Lazzaro, infatti lei sta cambiando. Lonnie rapisce Madison, poi Quentin va da Damien per dirgli che questa volta ha esagerato, anche Damien è dell'opinione che Lonnie stia calcando la mano, dunque dà a Quentin l'indirizzo del suo rifugio, il capitano a sua volta telefona a Oliver dicendogli dove il criminale ha portato Madison. Oliver e i suoi amici vanno a salvare la ragazza, portandola in salvo, Thea invece esagera e affrontando Lonnie lo brucia vivo, anche se sopravvive. Felicity, dopo la morte di Ray, è diventata la nuova amministratrice delegata della Palmer Tecnology, ma deve fare fronte alla crisi econimica contro cui sta combattendo l'azienda, i dirigenti le fanno pressioni per dei licenziamenti, ma la ragazza tra i dipendenti ne conosce uno di nome Curtis Holt, con cui fa amicizia, e decide, con il suo aiuto di non licenziare nessuno promettendo ai dirigenti maggiori profitti sviluppando una nuova tecnologia innovativa.Nei flashback del periodo passato sull'isola, Oliver scopre che le cose sono cambiate su Lian Yu, che ora è sotto il controllo dei mercenari, che hanno messo in piedi un accampamento di schiavi, il capo del gruppo si chiama Reiter, il quale è a conoscenza del fatto che lui è Oliver Queen, e ammirando il modo in cui è spravvissuto all'isola per tutto questo tempo, gli propone di entrare nel suo gruppo, e Oliver accetta, dato che la sua missione era proprio quella di infiltrarsi nella sua organizzazione. I problemi con Lonnie non sono finiti, infatti dopo essersi ripreso è scappato uccidendo i paramedici che si stavano prendendo cura di lui. Jessica si ritira dalla candidatura a sindaco, Oliver capisce che Quentin ha ragione, per cambiare Star City deve diventare un simbolo di giustizia e coraggio che Green Arrow non potrà mai essere, ma che Oliver Queen invece sì, dunque decide di candidarsi a sindaco. Dopo quello che è successo con Lonnie, Thea capisce di non riuscire a dominare i suoi nuovi istinti, dunque Laurel, senza dire niente a Oliver, decide di portare Thea a Nanda Parbat per farla aiutare, ma anche per un altro motivo, infatti dopo aver appreso dei poteri del Pozzo di Lazzaro, decide di usarli per riportare in vita sua sorella Sara, ragion per cui decide di riesumare il suo cadavere.

Diggle ottiene informazioni da un membro dell'ARGUS sul mandante dell'omicidio del fratello, una certa Mina Fayad, arrivata a Star City la notte prima per incontrare Damien Dahrk su richiesta dell'H.I.V.E. In realtà il suo compito era quello di mettere in contatto Dahrk con un metaumano capace di trasformare i propri tatuaggi (carte da gioco) in armi, Jeremy Tell (Double Down), e che avrà l'ordine di uccidere Green Arrow e tutto il suo team. Dopo aver saputo di una rapina a Star City da Felicity, Oliver si reca sul posto da solo ma ad aspettarlo c'è proprio Tell con cui ha la peggio ma dal quale riesce tuttavia a mettersi in fuga. Diggle trova Mina Fayad ma viene scoperto e, a seguito di una sparatoria dove muoiono alcuni agenti dell'H.I.V.E., Mina riesce a scappare. Quando torna da Dahrk, quest'ultimo la uccide, non accettando il fallimento di Tell e la perdita dei suoi uomini avvenuta durante la sparatoria con Diggle. Tell si presenta alla Palmer Technologies dove trova Felicity e Curtis, minacciando di ucciderli se non gli avessero rivelato la posizione di Green Arrow. Dopo una breve fuga, Felicity riesce a colpire Tell con un colpo di fucile. Quest'ultimo rinuncia alla caccia a Green Arrow e cerca di ritornare a Central City ma sull'autostrada trova ad attenderlo Oliver e Diggle. Dopo un breve scontro in cui Oliver salva Diggle, riguadagnando così la sua fiducia ed appianando ogni divergenza passata, Tell viene catturato e spedito ad Iron Heights. Nei flashback sull'isola, Oliver riesce a guadagnarsi la fiducia dei militanti della misteriosa organizzazione militare operante a Lian Yu e viene a sapere che i braccianti ridotti in schiavitù vengono sfruttati per produrre una nuova droga. Attraverso un escamotage riesce ad allontanarsi con uno dei prigionieri, una donna di nome Taiana, rivelandole le sue intenzioni pacifiche con lo scopo di liberarla. Intanto a Nanda Parbat Merlyn, dapprima riluttante alla richiesta di immergere Sara nel Pozzo di Lazzaro, alla fine acconsente credendo che in questo modo possa riuscire a placare la sete di sangue di Thea causata proprio dal pozzo. Merlyn spiega alla figlia che il motivo per cui è diventata violenta è perché le acque del Pozzo di Lazzaro sono animate dagli spiriti dei morti, e che dunque deve uccidere per attenuare la sete omicida: pertanto Merlyn la fa aggredire da alcuni suoi uomini che lei uccide dicendole che questo attenuerà la sua sete di sangue almeno per qualche settimana. Egli però mette in guardia Laurel e Thea sul fatto che la Sara che uscirà dal pozzo sarà completamente diversa da quella che conoscevano, proprio come accaduto a Thea (ma probabilmente in modo maggiore dato che Thea comunque al momento dell'immersione non era morta). Sara torna in vita ma sembra non aver alcuna memoria della sua vita precedente e cerca più volte di attaccare Merlyn, Laurel e Thea, venendo però prontamente fermata dai membri della Lega. Nyssa non accetta tutto questo e mentre Merlyn è distratto, distrugge il Pozzo di Lazzaro ma egli la fa poi catturare: dopo avergli giurato che un giorno lo ucciderà e che non tornerà in vita dato che ora il pozzo è distrutto, dice a Laurel che tutte le cose brutte che accadranno a sua sorella da ora in poi saranno di sua responsabilità.

Oliver continua ad essere interessato a diventare sindaco con i fondi della Palmer Tecnology in seguito alle affermazioni del capitano Lance e quindi decide di riferire la sua decisione al Team Arrow che all'inizio non sembra dargli il giusto supporto. Decide poi di rivelargli la vera sorpresa: sotto all'ufficio di Sebastian Blood (destinato a diventare quello di Oliver) Felicity, Oliver, Cisco e gli S.T.A.R. Labs hanno modernizzato il vecchio covo di Blood, fatto a misura del Team. Intanto due agenti della polizia di Star City vengono uccisi e si cerca il responsabile. Felicity stranamente riceve dei messaggi da un terminale della Palmer Tecnology, ma non capisce chi sia l'artefice. Grazie a un GPS Oliver riesce a scoprire che gli assassini fanno parte proprio del corpo di polizia di Star City che cercano di arricchirsi tramite il contrabbando di droga, inoltre usano l'equipaggiamento speciale della "squadra anti-giustizieri" che Lance aveva messo in piedi per catturare Green Arrow. Laurel rivela al padre che Sara è tornata in vita con il Pozzo di Lazzaro ma che per il momento non è più la stessa: infatti è diventata aggressiva, ragion per cui Laurel decide di incatenarla. Lance allora si rivolge a Darhk, dato che lui conosce il Pozzo di Lazzaro meglio di chiunque visto che un tempo era un membro della Lega degli Assassini, il quale gli consiglia di ucciderla, in quanto quella non è più sua figlia. Mentre Lance prende parte anche al primo tentativo di cattura del gruppo di poliziotti corrotti viene riconosciuto da uno dei membri, che decide di utilizzarlo in modo che la colpa dei crimini ricada su di lui, ma Felicity e Oliver scoprono che a capo dei poliziotti corrotti c'è Lisa Warner. Tramite delle videocamere Oliver scopre che il capitano sta lavorando con Darhk, quindi Oliver si confronta con Lance che gli confessa che lavora con Damien da più di due mesi (inizialmente la cosa era innocua dato che Damien gli aveva offerto la sua collaborazione per rimettere in piedi Star City con denaro e risorse ma quando ha capito che tipo di persona era Damien, non poteva più tirarsi indietro per via delle minacce a Laurel): Oliver lo accusa di essere un ipocrita perché per tanto tempo lo ha sempre guardato dall'alto in basso mentre ora non può più considerarsi una brava persona. Nei flashback dell'isola, Oliver aiuta Taiana a mettersi in salvo, nascondendola, poi ritorna nell'accampamento dei mercenari dicendo loro che è morta ma uno di loro, Conklin, inizia a dubitare di Oliver e della sua fedeltà. Lance decide di uccidere Sara puntandole contro la sua pistola ma poi Laurel lo ferma e lui in lacrime afferma di non sapere più cosa sta facendo. Poi Quentin viene rapito da Lisa e la sua squadra e Laurel annuncia allora al Team che il padre è scomparso. Nel magazzino della polizia, Oliver affronta Lisa la quale era in procinto di ucciderlo, ma Quentin la convince ad arrendersi facendole capire che lei è un poliziotto e che deve rispettare il valore della giustizia: Lisa si arrende e Quentin la mette agli arresti. Thea convince il fratello a continuare il suo progetto, dato che dopo la scoperta del rapporto tra Quentin e Darhk, aveva deciso di cambiare idea. Quentin si offre di costituirsi per la sua complicità con Darhk, ma Oliver non vuole questo, specialmente perché lo ha salvato quando Lisa stava per ucciderlo, affinché lo aggiorni su tutte le mosse di Darhk. Alla fine Oliver presenta il suo programma elettorale nel quale incita i cittadini a ricreare la Starling City di una volta, ossia una città unita e forte. Con l'aiuto di Curtis, Felicity scopre che uno dei terminali di Ray le stava inviando un messaggio, le ultime parole del miliardario prima di morire, che Felicity ascolta dopo aver digitato la password. A fine episodio Laurel scopre che Sara è scappata.

Sara è a piede libero per le strade di Star City e uccide i malviventi, intanto Oliver conosce il suo consulente che si occuperà della campagna elettorale, Alex Davis, che consiglia al candidato di mettere da parte almeno per un po' la sua amicizia con Laurel, visto lo scandalo di Sara avvenuto anni prima, ma Thea non è d'accordo perché Laurel è sempre stata un'amica fedele. Sara va in un locale e aggredisce delle ragazze, poi interviene Laurel che combatte contro la sorella, sopraggiunge pure Oliver, il quale non riesce a credere che Sara sia viva, quest'ultima scappa. Laurel confessa a Oliver che lei e Thea erano andate a Nanda Parbat, dove Sara è risorta con l'aiuto del Pozzo di Lazzaro. Oliver e Felicity non capiscono perché Sara abbia aggredito quelle ragazze, salvo poi notare la somiglianza con Thea, infatti comprendono che è lei quella che Sara vuole uccidere. Sara aggredisce Thea nel suo appartamento, lei però riesce a difendersi, Sara scappa ancora una volta, mentre Thea viene ricoverata in ospedale. Thea confessa a Oliver che per tenere a bada i suoi istinti omicidi deve uccidere della gente, Oliver rimprovera Laurel per la sua scelta sconsiderata, ma lei afferma di agire in buona fede e che Oliver è un ipocrita perché anche lui ha usato il Pozzo di Lazzaro per salvare Thea, e che non ha mai considerato Laurel come una sua pari. Felicity scopre che nel messaggio registrato che Ray le ha lasciato c'è un suono sovrapposto e chiede a Curtis di analizzarlo. Thea dice a Laurel che la radice dell'istinto omicida delle persone guarite dal Pozzo di Lazzaro è il bisogno di vendicarsi, solo così l'animo della persona interessata potrà rimettersi in pace, nel caso di Thea non c'è speranza dato che la persona che l'ha quasi uccisa, Ra's al Ghul, è morta, ma Sara potrà tornare quella di prima se si farà uccidere da lei. Thea decide di fare da esca, infatti Sara cerca di ucciderla, Laurel decide di uccidere sua sorella puntandole contro una pistola, ma Oliver narcotizza Sara con una freccia, lui infatti afferma che c'è un altro modo per far tornare Sara come prima. L'arciere chiama un suo amico, John Constantine. Nei flashback dell'isola, Conklin accusa Oliver di essere un traditore anche se lui si difende dalle accuse, poi Oliver conosce uno dei prigionieri dell'accampamento, ovvero John Constantine, infatti è stato in quel frangente che i due si conobbero. John si liberò e scappò via prendendo Oliver come ostaggio. John dice a Oliver che Reiter non è su Lian Yu per la droga, ma per altre ragioni, poi usa i suoi poteri mistici per localizzare una botola che si trova sull'isola e che conduce al nascondiglio dove risiede un artefatto mistico, ma nel prenderlo attiva una trappola, John sfugge alla morte grazie a Oliver che lo salva. Usando una barca che si trova a sud dell'isola John pianifica di lasciare Lian Yu invitando Oliver a seguirlo, ma lui non può abbandonare gli schiavi al loro destino; John gli regala la pietra preziosa incastonata nell'artefatto, Oliver lo lascia andare e dirà a Reiter che è scappato nonostante lui avesse cercato di fermarlo. Prima di separarsi da Oliver, usa la sua magia per marchiare sul suo corpo dei simboli, che a suo dire lo proteggeranno da Reiter quando sarà il momento. John giunge a Star City, lui afferma che la ragione per cui Sara ha perso il senno è perché la sua anima non è collegata al corpo, John entra nella mente di Sara insieme a Oliver e Laurel, i tre sconfiggono la forza oscura che bloccava l'anima di Sara, lei si risveglia e torna a essere quella di prima, con gran felicità di Laurel e Quentin. Quest'ultimo riceve un ordine da Darhk, entrare nei server di un'agenzia federale e cancellare dei nomi, Quentin chiede aiuto a Diggle, il quale gli dice che l'agenzia di Damien, l'H.I.V.E. è colpevole della morte del fratello. Quentin e Diggle fanno irruzione nella sede dell'agenzia e, entrando nella sala dei server, cancellano dei nomi, e Diggle scopre che uno di quei nomi è proprio quello di suo fratello, poi arriva la sicurezza ma Quentin mostrando il distintivo fa credere a tutti che Diggle sia un hacker criminale da lui appena arrestato. A lavoro finito Quentin chiede a Damien per quale motivo l'H.I.V.E. fece uccidere il fratello di John; Damien gli dice che in Afghanistan Andy divenne un uomo corrotto sporcandosi le mani in affari loschi e che l'H.I.V.E. lo fece uccidere per un conflitto di interessi. Constantine saluta Oliver ma gli dice che da quando è arrivato a Star City ha percepito un potere enorme, Oliver comprende che Constantine ha avvertito la presenza di Darhk, sembra infatti che Constantine lo conosca e prima di andarsene consiglia a Oliver di scappare da lui perché non ha nessuna possibilità di batterlo. Quentin rivela a John quello che gli ha riferito Damien. Oliver, andando contro il consiglio di Alex decide di non interrompere la sua amicizia con Laurel, quest'ultima abbraccia Oliver e lui si scusa promettendole che sarà un amico migliore. Curtis analizzando la registrazione audio scopre che Ray potrebbe essere ancora vivo.

Felicity scopre che i messaggi che riceveva da Ray erano richieste di soccorso, poi si mette in videochat con lui, rivelandosi ancora vivo, lui riuscì a salvarsi dall'esplosione miniaturizzandosi con l'armatura usando lo stesso principio dei naniti con cui Felicity lo aveva salvato dalla ferita inflittagli da Maseo. Felicity e Oliver scoprono che Ray è stato catturato da Damien Darhk, inoltre Ray è stato ingrandito parzialmente. Felicity cerca in ogni modo di ritrovarlo, Oliver cerca di aiutarla ma lei lo tratta male, perché Ray ha cercato di mettersi in contatto con la sua ex da settimane, ma lei era troppo occupata a vivere una vita normale con Oliver, ammettendo che per stare con lui Felicity si è praticamente annullata. Oliver si confida con Diggle ammettendo di essere geloso del legame che Felicity aveva con il suo ex dato che hanno molto in comune, ma Diggle gli fa tenere presente che ha scelto lui. Oliver e il suo team rubano un dispositivo che dovrebbe riportare Ray a grandezza naturale da un'azienda rivale della Palmer Technologies. Nei flashback dell'isola Oliver porta Reiter nel luogo dove Costantine lo aveva portato prima e usando la pietra che lui gli aveva dato Reiter localizza delle scritture antiche, poi chiede a Oliver di portare gli schiavi a lavorare nell'insenatura dell'isola per degli scavi. Conklin assolda uno schiavo per uccidere Oliver, ma lo schiavo fallisce e rimane ucciso. Oliver e la sua squadra fanno irruzione nel nascondiglio di Damien e salvano Ray, anche con l'aiuto di Curtis che con il dispositivo lo fa tornare a grandezza naturale. Sara non riesce a controllare la sete omicida che è in lei, conseguenza dell'effetto del Pozzo di Lazzaro, quindi saluta Laurel ringraziandola per tutto, ma decide di abbandonare Star City per stare con la madre. Felicity e Oliver si scusano a vicenda per quello che è successo, per entrambi questa relazione rappresenta qualcosa di nuovo date le loro precedenti esperienze amorose non molto convenzionali, ma decidono di mettercela tutta per farla funzionare. Thea chiede a Alex di uscire con lei, dopo che la stessa Thea aveva rifiutato di uscire con lui. Nonostante Damien si sia lasciato scappare Ray, è ugualmente soddisfatto perché ha ottenuto ciò che voleva dalla sua tecnologia.

Durante il periodo natalizio Oliver insieme ai cittadini rimette in sesto la baia, ma gli Spettri attaccano i cittadini, chiaramente Damien ha voluto dare un messaggio a Oliver per intimidirlo, ma quest'ultimo durante una conferenza stampa rivela che il capo degli Spettri è Damien, facendo distribuire una sua foto e mettendo in piedi un numero verde per ricevere informazioni.

Felicity è in gravi condizioni, ha bisogno di essere operata, Oliver e John sono sopraffatti dalla rabbia, Oliver torna a essere quello di un tempo e tortura i criminali per avere delle informazioni su Damien, mentre John picchia Andy per avere informazioni.

Nyssa riesce a fuggire da Nanda Barbat grazie all'aiuto di una sua complice, Talibah, intanto a Star City Thea inizia a sentirsi male a causa dell'astinenza dagli omicidi, Malcolm arriva in città e spiega a Oliver che se Thea non ucciderà qualcuno lei morirà, nel caso di Sara è stato diverso solo perché Constantine aveva completamente ristabilito la sua energia vitale.

Il padre di Felicity, Noah, è giunto a Star City per ricostruire il suo rapporto con la figlia, dicendole che è a conoscenza del fatto che lavora con i giustizieri della città, ma la ragazza non si fida di lui dato che è un criminale, nonostante lui affermi che non avrebbe mai ucciso nessuno.

Gli agenti dell'H.I.V.E. iniziano a distruggere alcuni edifici a Star City. Intanto Quentin viene preso di mira da Damien, quindi per non mettere Donna in pericolo decide di lasciarla con la scusa che ha dei problemi con il gioco d'azzardo.

Damien Darhk rapisce William, il figlio di Oliver. Per ritrovarlo, Oliver coinvolge nelle ricerche Mari, un'eroina che possiede un ciondolo che le conferisce poteri magici. Dopo un primo tentativo fallito, il team ha l'idea giusta: trovare la fonte dei poteri di Darhk e distruggerla. William si salva, ma Oliver decide di uscire dalla sua vita per proteggerlo. Ma aver scoperto dell'esistenza di un figlio segreto, mette a dura prova il rapporto tra Oliver e Felicity.

Cupido torna a Star City per uccidere le coppie di innamorati più famose della città. Per catturarla, il team decide di inscenare il matrimonio di Oliver e Felicity, e la trappola funziona. Durante la finta cerimonia, Oliver confessa a Felicity i suoi sentimenti per lei, ma questo non basta a farla tornare con lui. Intanto, dopo il fallimento della prima udienza, Lance decide di testimoniare contro Darhk per farlo condannare, rischiando così di distruggere la sua carriera e la sua vita.

Brie Larvan fa irruzione alla Palmer Tech con un esercito di api-robot per impossessarsi del biostimolatore inventato da Curtis e impiantato nella spina dorsale di Felicity. Thea, Donna e Felicity restano intrappolate nell'edificio e il team, a cui si aggiunge un nuovo membro, Curtis, fa di tutto per liberarle.

Malcolm coinvolge Andy nell'operazione di recupero dell'idolo. Diggle si fida ciecamente del fratello, mentre Oliver sospetta da subito che stia facendo il doppio gioco. Malcolm riesce a recuperare l'idolo e lo consegna a Darhk che in questo modo riacquista i poteri ed evade dal carcere.

Il team è scosso per la morte di Laurel e tutti fanno i conti con i propri sensi di colpa. Intanto un'emulatrice di Black Canary si aggira per la città. Di chi si tratta? Oliver tenterà di fermarla per salvare la memoria di Black Canary.

Per tentare di sconfiggere Darhk, Oliver decide di prendere lezioni di magia da Fortuna, uno sciamano immortale. Diggle si scontra con Andy, che sembra aver perso del tutto la sua umanità. Il Team cerca di scoprire quale sia il vero obbiettivo di Darhk.

Per cercare di contrastare il programma Rubicon, il team rintraccia Calculator, padre di Felicity. I due insieme tentano di disarmare tutti i missili. Intanto Thea, che Alex ha portato nella città ideata da Dark, chiamata "l'Arca di Noè'", si scontra con un nemico che conosce bene.

Felicity, Noah e Curtis riescono a bloccare definitivamente Rubicon nonostante Darhk abbia assoldato Cooper, un hacker che Felicity conosce bene. Oliver e Diggle vanno a cercare Thea e scoprono l'esistenza dell'Arca di Noè, un rifugio costruito da Darhk.

Darhk riesce a rubare il programma anti-Rubicon e a lanciare più di quindicimila missili nucleari: la squadra ha solo due ore per evitare la distruzione dell'intero pianeta. Oliver con un discorso ai cittadini di Star City riesce a infondere in loro la speranza della salvezza. Intanto Felicity e Curtis cercano di deviare il missile diretto proprio sulla città.