Après le départ de Hawkgirl et Hawkman, ainsi que la mort de Captain Cold, l'équipe désormais composée de Rip Hunter, Firestorm, Atom, White Canary et Heat Wave accueille deux nouvelles recrues : Amaya Jiwe, connue sous le nom de Vixen et Nate Heywood alias Steel. Ils sont avertis d'un danger par l'un des membres de la Société de Justice d'Amérique : des anomalies ont profondément changé la ligne spatio-temporelle et ils doivent remonter dans le passé afin de rétablir l'histoire dans son cours originel. Mais peu à peu, l'équipe est confrontée à Damien Darhk, Eobard Thawne et Malcolm Merlyn qui ont décidé de s'allier pour retrouver la Lance du Destin, un artefact capable de réécrire la réalité, afin de reprendre le contrôle de leurs vies respectives…
En , le producteur Greg Berlanti annonce que Wentworth Miller (Leonard Snart / Captain Cold) ne sera plus un personnage principal durant la deuxième saison mais l'acteur a signé un nouveau contrat lui permettant de rester présent dans l'univers DC Comics[9] et le producteur Marc Guggenheim annonce que Ciara Renée (Kendra Sanders / Hawkgirl) ne sera également plus un personnage principal durant cette même saison[10].
En , Nick Zano a obtenu le rôle principal de Nathan Heywood(en)[11] et Maisie Richardson-Sellers a été initialement choisie pour remplacer Megalyn Echikunwoke, qui a interprété le rôle de Mari McCabe / Vixen dans Arrow mais la production a décidé de lui faire incarner le rôle principal d'Amaya Jiwe, la grand-mère de Mari McCabe durant cette même saison, dans le but d'une éventuelle rencontre sur une autre ligne du temps lié à l'univers des séries[12].
En 2016, un homme fait irruption dans le bureau du maire de Star City, Oliver Queen, affirmant avoir des informations sur les Légendes et comment une explosion nucléaire sous-marine a eu lieu en 1942, soit avant le projet Manhattan. Ils retrouvent le Waverider au fond de l'océan, avec à son bord Mick Rory en état de stase. Heat Wave accepte de leur raconter comment, au bout de six mois d'interventions dans le temps pour corriger les aberrations temporelles, ils ont dû venir en 1942, alors qu'on les avait prévenus du danger.
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Le titre annoncé sur les programmes télévisés était Hors du temps mais lors de sa diffusion, le titre apparaissant à l'écran est Aberrations temporelles.
Alors qu'ils s'apprêtaient à partir de 1942, les Légendes sont interceptées par la Société de Justice d'Amérique, une force secrète super-héroïque. Les deux équipes vont se retrouver à collaborer quand l'Histoire change et prédit la mort de la JSA pendant une opération de récupération en France d'un objet mystique convoité par Hitler.
Le titre annoncé sur les programmes télévisés était La Société de Justice d'Amérique mais lors de sa diffusion, le titre apparaissant à l'écran est Le Sérum de Vie.
Le passage où le Pr Stein invente une chanson et demande au guitariste de le suivre est la copie de la scène de la fausse invention du rock'n'roll par Marty McFly, un autre voyageur du temps, dans Retour vers le Futur.
Épisode 3 : L'Armure du samouraï
Titre original
Shogun (trad. litt. : « Le seigneur de la guerre »)
Nate se découvre des pouvoirs grâce au sérum modifié par Ray Palmer, juste au moment où Vixen s'est introduite dans le Waverider afin de venger Rex Tyler, assassiné par un voyageur temporel, persuadée que les Légendes sont responsables. Les deux nouveaux passagers vont devoir composer avec l’équipe quand Nate et Ray atterrissent accidentellement dans le Japon féodal. Jax et le Pr Stein restent dans le vaisseau et découvrent un des secrets du capitaine Hunter.
Les Légendes reçoivent un appel à l'aide d'un pirate du temps qui s'est échoué en 1863, dans un Mississippi en pleine Guerre civile, avec un virus qui transforme les soldats confédérés en zombies. Sans armure, Ray doit rester dans le vaisseau et essayer de contenir l'épidémie pendant que les autres partent sur le terrain, Jax et Amaya devant en plus combattre la ségrégation raciale pour mener à bien une mission menée par un esclave.
Les Légendes partent pour décembre 1987, alors qu'un sommet entre l'URSS et les États-Unis qui a lieu à Washington va être altéré : Damien Darhk va saboter la signature d'un traité à la Maison Blanche. Amaya et Nate espèrent avoir le soutien de la JSA mais découvrent que la ligue a été démantelée après la fin de la Seconde Guerre. Stein, qui était présent au sommet, découvre que son histoire va également être altérée.
Les Légendes essaient de comprendre le sens de l’alliance de Darhk avec Thawne quand une nouvelle alerte les amène en 1874, de retour dans le Far West où ils retrouvent Jonah Hex aux prises avec un voleur de bétail sur le point de devenir le fondateur d'un nouveau pays englobant les états de l'Ouest. Stein reste en arrière, assailli par des visions qui le perturbent.
Les Dominateurs semblent en vouloir aux méta-humains, mais pour déterminer les plans précis des envahisseurs, les Légendes décident de retourner en 1951, lors de la première apparition des extraterrestres sur Terre, pour en capturer un. Stein travaille au développement d'une contre-mesure, tout en essayant d'accepter l'idée qu'il a créé une aberration temporelle et engendré l'apparition de sa fille.
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Quatrième et dernière partie du crossoverInvasion ! réunissant les séries Supergirl (saison 2, épisode 8), Flash (saison 3, épisode 8) et Arrow (saison saison 5 épisode 8).
Lors d'une scène, Brandon Routh dit en regardant Supergirl : « Elle ressemble à ma cousine ». Ceci peut faire référence au fait que l'acteur ait interprété le rôle de Superman dans le film Superman Returns, Supergirl étant la cousine de Superman.
Épisode 8 : Les Incorruptibles
Titre original
The Chicago Way (trad. litt. : « À la mode de Chicago »)
Les Légendes reçoivent une alerte sur une aberration dans le Chicago de 1927, où Al Capone parviendrait à échapper au FBI. Derrière le mafieux, une alliance entre de vieux ennemis s'est formée : Eobard Thawne, Damian Darhk et Malcolm Merlyn. Pendant que l'équipe du Waverider essaie d'empêcher l'aberration, Mick est soudain assailli de visions de Leonard Snart, son ancien partenaire de crime.
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Arthur Darvill fait son retour après 6 épisodes d'absences.
L'épisode, tout comme le titre français, fait plusieurs fois références au film Les Incorruptibles de Brian De Palma sorti en 1987.
Épisode 9 : Les Aventuriers de l'art perdu
Titre original
Raiders of the Lost Art (trad. litt. : « Les aventuriers de l'art perdu »)
Les Légendes retrouvent Rip Hunter en 1967, devenu un étudiant en cinéma et sans aucun souvenir de son passé de Maître du temps. Heywood croit comprendre ce qu'il lui est arrivé : il a utilisé la Lance du Destin, l'artefact que recherchent Merlyn et Darhk, pour réécrire son histoire. Mais l'apparition de la Legion of Doom en 1967 a une conséquence inattendue : elle convainc George Lucas d'abandonner le cinéma, ce qui a pour conséquence de faire perdre à Ray et Nate leurs pouvoirs et leurs connaissances, ayant tous deux été inspirés par ses films. En secret, Rory demande au Pr Stein de l’aider à se débarrasser de ses hallucinations qui font apparaître Léonard Snart, décédé dans la saison précédente.
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À partir de cet épisode, la série change de case horaire et sera diffusée en première partie de soirée juste après Flash le mardi soir[28].
Dans cet épisode, il est possible d'entendre un cri Wilhelm (poussé par Malcom Merlyn) en hommage à George Lucas.
Le titre de l'épisode est une référence au premier opus de la série Indiana Jones.
La scène du compacteur de l'épisode est un hommage à la scène similaire de La Guerre des Étoiles.
Les Légendes cherchent un moyen de sauver Rip, mais avant tout, ils essaient de comprendre ce que contient le médaillon et qui est le bolide qui recherche la Lance du Destin, que Stein finit par identifier comme étant Eobard Thawne (qu'il a affronté dans la première saison de Flash). Dans leur tanière, Merlyn et Darhk ne parviennent pas à s'entendre sur le sort à réserver à un Rip Hunter qui a réécrit son histoire mais surtout ne supportent plus que Thawne mène le groupe sans expliquer ses intentions. Il s'avère finalement que Thawne, devenu une aberration à la suite du décès de son ancêtre, fuit devant l'un des seuls ennemis en mesure de l'anéantir : Black Flash, qui est attiré par son pouvoir et cherche à l'effacer de l'existence ; et que les seuls à pouvoir le sauver sont Merlyn et Darhk...
Les Légendes reçoivent une alerte : le jour de Noël 1776, George Washington est assassiné et l'armée britannique se voit équipée de fusils automatiques contre les rebelles américains. Sara sent le piège de la Legion of Doom et veut être préparée mais en face, ils retrouvent Rip Hunter, avec ses souvenirs de Maître du Temps mais à la personnalité altérée et connaissant les points faibles des Légendes.
Après un détour en l'an 3000 où Rip Hunter a retrouvé un deuxième fragment de la Lance du Destin, les Légendes partent pour l'Angleterre médiévale et découvrent que la légende du roi Arthur est devenue une réalité. Dans Camelot, Stargirl protège un autre fragment, une idée du temps où Rip Hunter était encore le capitaine du Waverider.
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Le titre fait référence à une mini-série éditée par DC comics et intitulée Camelot 3000, mais l'intrigue de l'épisode n'a aucun lien.
Épisode 13 : Le Monde perdu
Titre original
Land of the Lost (trad. litt. : « Le Monde Perdu »)
Prisonnier à bord du Waverider, Rip Hunter se libère et sabote le vaisseau, l’envoyant se crasher en plein Crétacé. Ray Palmer, qui connait l’époque, part réparer les dégâts avec Nate et Amaya. Pendant ce temps, sur conseil de Mick, Sara et Jax vont explorer l'esprit de l’ancien Maître du Temps pour ramener sa véritable personnalité.
Les Légendes ont retrouvé Commander Steel : il a intégré la NASA afin d'envoyer son fragment de la Lance sur la Lune grâce aux missions Apollo. Mais Thawne a infiltré l'équipage de la mission Apollo 13 et fait en sorte qu'elle se déroule sans problème, changeant l’Histoire. Rip Hunter a du mal à retrouver sa place au sein de l’équipe du Waverider, avec Sara aux commandes.
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Cet épisode réalise la plus mauvaise audience de la saison.
Épisode 15 : La Communauté de la lance
Titre original
Fellowship of the Spear (trad. litt. : « La Communauté de la Lance »)
Après une mission à haut risque pour récupérer les derniers fragments de la Lance du Destin, les Légendes cherchent le moyen de la détruire. Heywood retrouve dans ses archives le nom de celui qui aurait étudié le mythe de la Lance : J. R. R. Tolkien, qu'ils retrouvent en pleine bataille de la Somme en 1916.
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Le titre original de l'épisode et son titre français sont une référence au premier tome du Seigneur des Anneaux, La Communauté de l'Anneau.
Thawne et la Legion of Doom ont réussi à réécrire la réalité : dans cette version de 2017, ils sont puissants, les héros sont morts et les Légendes ont vu leurs souvenirs altérés. Mais alors qu'il apparait que Thawne garde l'avantage sur ses partenaires, certains membres des Légendes commencent à se souvenir qu'ils ne vivent pas dans la réalité telle qu'elle devrait être.
Pour stopper la Legion of Doom et remettre la main sur la Lance du Destin, les Légendes ne voient pas d'autre solution que de retourner en 1916 et changer à nouveau le cours des événements, quitte à devenir eux-mêmes des aberrations temporelles et prendre le risque de créer de graves paradoxes.
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