Après l'accident de Weir, blessée par l'attaque du satellite Asuran, Carter débarque dans Atlantis pour la remplacer mais doit d'abord s'occuper de la station Midway qui a besoin de quelques ajustements. Ensuite, à bord de l'Apollo, elle se lancera à la recherche de la cité Atlantis, perdue dans l'espace. L'Apollo arrivera juste au bon moment en orbite de la planète Asura pour protéger la fuite du Jumper de Sheppard, et McKay sera tout content d'entendre la voix de Samantha.

Par la suite, Carter prend ses fonctions de chef de l'expédition et devra affronter de nombreuses situations complexes comme des maladies, des accidents de mission, la collaboration avec un Wraith, une défaillance dans le système de sécurité de la cité qui l'isolera avec Zelenka dans l'un des téléporteurs. Elle participe aussi à l'attaque d'Asura aux côtés des Wraith et des Travellers.

Carter devra aussi modérer Teal'c et Ronon qui ne pensent qu'à se combattre suite aux déclarations du premier concernant le peuple de Ronon.

Dans "The Last Man", on apprend que dans le futur sans Sheppard, Carter a réussi a obtenir un vaisseau pour combattre Michael. A bord du Phénix, elle infligera de lourdes pertes à l'ennemi avant de succomber devant le nombre. Cependant elle ne partira pas toute seule : elle lance son vaisseau contre une ruche et l'onde de l'explosion en détruira 2 autres. Cependant, comme Sheppard est revenu à son époque de départ, ces évènements tels que nous les avons vu dans l'épisode ne se produiront pas.