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Nella quarta stagione, Oliver diventa "Green Arrow". Lui ed i suoi alleati combattono contro l'organizzazione terroristica H.I.V.E., diretta dal mistico Damien Darhk, che sta attaccando Star City (ex Starling City). Nel corso della stagione, John Diggle scopre che suo fratello Andy è vivo ed è diventato un soldato dell'H.I.V.E.; Thea lavora a fianco di Oliver con lo pseudonimo di "Speedy", ma deve lottare per controllare il suo carattere violento; e apprendendo dell'esistenza del mistico Pozzo di Lazzaro, presso Nanda Parbat, Laurel elabora un piano per far risorgere sua sorella Sara. La vita di Oliver nei panni di Green Arrow e il suo rapporto con Felicity sono complicati sia dalla sua corsa per diventare sindaco, sia dalla rivelazione che è padre di William, un ragazzo di nove anni. Oliver alla fine scopre che Damien ha in programma di far esplodere le armi nucleari e di governare un nuovo mondo sulle ceneri della Terra. Nei flashback, Oliver torna a Lian Yu per infiltrarsi nell'organizzazione Shadowspire per conto della Waller, dove ha il suo primo incontro con l'idolo mistico Kushu, usato da Darhk nel presente per ottenere i poteri.