Leonard et Sheldon sont des vrais nerds! Ils ont un doctorat en physique, mais leur vie sociale et amoureuse est plutôt un échec. Tout ça va changer avec l'arrivée de Penny, une nouvelle voisine. Blonde et jolie, cette serveuse et aspirante actrice tombe dans l'oeil de Leonard, qui espère découvrir avec elle de nouvelles possibilités... physiques! Sheldon, lui, préfère encore passer ses soirées en compagnie de ses amis, Wolowitz et Koothrappali, à jouer des jeux de geeks et à écouter Star Wars.
Penny doit faire face aux aveux de Leonard, qui lui confie avoir embrassé une autre fille. Le couple, en plein préparatifs de mariage à Las Vegas, doit affronter une nouvelle épreuve, au risque d'en pâtir. De son côté, Sheldon ne sait pas quoi faire : Amy a décidé qu'ils devaient faire une pause...
Leonard refait face à la femme qu'il a embrassée lors de sa mission en Mer du Nord, pour tenter d'apaiser Penny, mal à l'aise avec cette histoire. Après sa rupture avec Amy, Sheldon tourne un épisode spécial de «Fun With Flags». De son côté, Bernadette se sent coupable de cacher un secret à Penny...
Les compétences techniques des garçons sont mises à rude épreuve à cause d'une crevaison. L'incident survient pendant le voyage organisé pour fêter l'enterrement de vie de garçon de Leonard, à Mexico. Pendant ce temps, les filles poussent Penny à avouer la vérité à sa famille concernant son mariage...
Leonard et Penny emménagent enfin ensemble. Sheldon est contrarié par ce changement, qui l'affecte, et rêverait de pouvoir revenir en 2003, date à laquelle il ne connaissait pas encore Leornard, pour ne ressentir aucune émotion. Parallèlement, Raj, Howard et Stuart tentent de former un groupe...
Les garçons voudraient devenir plus sportifs. Pour renforcer leur potentiel, Barry Kripke propose de leur enseigner l'escrime. Dans le même temps, les filles essaient d'attirer la gent féminine dans la boutique de Stuart, spécialisée dans les bandes dessinées. Ce dernier tente sa chance auprès d'Amy. Barry fait de même...
Alors que le pays fait face à une pénurie, Sheldon et Leonard découvrent que des scientifiques peu scrupuleux tentent de voler leur idée d'hélium superfluide, susceptible de sauver l'économie. Penny et Bernadette téléchargent une application sur le téléphone d'Amy, pour qu'elle fasse une nouvelle rencontre...
Wil Wheaton réalise une interview de Sheldon au sujet d'un documentaire sur Star Trek, dans lequel ce dernier fait d'importantes révélations d'ordre privé, incluant son projet de demande en mariage. De son côté, Bernadette veut commencer à rénover la maison. La perspective de fonder une famille n'est plus loin pour le couple...
Sheldon recrute ses deux amis, Howard et Raj, pour une mission de la plus haute importance mais qui requiert discrétion et efficacité : lui trouver une petite amie. De leur côté, Bernadette, Penny et Leonard espionnent Amy, qui a un mystérieux rendez-vous galant...
Sheldon et Amy se rendent, en tant que simples amis, à un dîner le jour de Thanksgiving. De leur côté, c'est la première fois que Leonard et Penny fêtent l'événement en tant que mari et femme. Mais Leonard dévoile un secret qui aurait mieux fait de le rester, et doit trouver un moyen original de se faire pardonner...
Sheldon a une chanson dans la tête et n'arrive pas à se rappeler de quel titre il s'agit. La situation le rend nerveux. De son côté, Amy rappelle Dave pour un nouveau rendez-vous. Bernadette la met en garde...
Après avoir demandé conseil au professeur Proton, Sheldon décide de renoncer à la première du nouveau «Star Wars» pour pouvoir rester avec Amy le jour de son anniversaire. Un énorme sacrifice qui lui a été suggéré en rêve. Les deux jeunes gens mettent finalement leur temps à profit...
Afin d'affronter au mieux les persistantes crispations entre lui et sa compagne, Leonard décide de surmonter ses soucis en allant consulter un psychiatre. Il découvre que le médecin connaît très bien les livres que la mère de Leonard a publiés. De son côté, Sheldon reste avec Raj qui s'intéresse à la découverte de nouvelles exoplanètes. Mais l'ennui s'empare du jeune homme, qui n'a guère envie de rester rivé à un télescope. Parallèlement, Penny réalise qu'elle joue le rôle de mère pour Leonard et que cela compromet leur relation. Stuart a pris sa décision : il veut quitter la maison des Wolowitz. Sans attendre, Howard et Bernadette débarrassent la chambre qu'il occupait...
Sheldon et Amy vont-ils enfin se fiancer ? Rien n'est moins sûr. Leonard et Penny vont-ils enfin se marier ? La vie de couple est loin d'être une science exacte. Les geeks tentent encore d'en percer les mystères insondables, et doivent composer pour tenter de faire avancer leur vie privée.
La grand-mère de Sheldon, Meemaw, rend visite à son petit-fils. Tout ne se passe pas comme prévu avec Amy. Les frictions entre les deux femmes s'intensifient lorsque Meemaw révèle un secret sur Sheldon. De son côté, Raj reçoit une proposition de collaboration de la part d'une femme séduisante, scénariste pour un show de science-fiction à destination des enfants...
Sheldon et Amy vont-ils enfin se fiancer ? Rien n'est moins sûr. Leonard et Penny vont-ils enfin se marier ? La vie de couple est loin d'être une science exacte. Les geeks tentent encore d'en percer les mystères insondables, et doivent composer pour tenter de faire avancer leur vie privée.
Bernadette a une grande nouvelle à annoncer à Howard, mais la réaction du jeune homme laisse à désirer. Finalement, les garçons entraînent leur ami dans une soirée karaoké. Ils sont rejoints par les filles...
Amy persuade Sheldon de fêter son anniversaire, pour la première fois depuis son enfance. Le jeune homme associe à cette date uniquement de mauvaises expériences. Pour l'aider à renouer avec lui-même, l'équipe essaie de faire au mieux et invite même Adam West à faire une apparition surprise...
Leonard, Sheldon et Howard veulent déposer une demande de brevet, mais réalisent que l'Université détiendra 75% des revenus générés par leur invention. Ils s'arrachent les cheveux en rédigeant un contrat pour se partager les 25% restants. De son côté, Raj doit choisir entre Emily et Claire, lorsque les deux jeunes femmes le contactent en même temps...
Amy prend l'initiative d'acheter un nouvel ordinateur portable à Sheldon. Une révélation de son fiancé provoque un choc à la jeune femme. De son côté, Raj dénonce Leonard et Howard, qui ont menti à leurs moitiés respectives pour pouvoir assister à la projection d'un film en avant-première...
Sheldon dévoile un secret concernant Leonard, alors qu'ils sont tous deux en week-end avec Penny et Amy. La situation dérape. De son côté, Raj semble plus excité par la grossesse de Bernadette que la jeune femme elle-même. Il prévoit une montagne de cadeaux pour le couple...
La bande se réunit pour visionner un épisode de “Game of Thrones”. Tout se passe pour le mieux jusqu'à ce qu'un léger désaccord, d'abord anodin, entre Leonard et Sheldon se transforme en dispute généralisée. Tout le monde doit prendre parti dans la bataille, certains à leur corps défendant...
Le groupe se rend dans un bar à vin et y croise par hasard l'ex-petit ami de Penny, Zack. Bernadette, qui ne peut pas prendre part à la dégustation, se retrouve coincée pour la soirée avec Sheldon. Raj présente Claire, sa nouvelle copine, au reste de la bande, mais les choses ne se passent pas comme il l'espérait...
La mère de Leonard, Beverly, arrive en ville pour une visite. Mais le courant ne passe pas avec Penny, malgré la bonne volonté de la jeune femme. Sheldon demande à Stuart d'occuper Amy pour la journée, pendant que lui-même se rend à une projection...
Leonard et Penny se plient en quatre pour organiser une cérémonie qui conviendra à tous. Mais l'arrivée des parents de Leonard, fraîchement divorcés, et de la mère de Sheldon, dévote notoire, sème le chaos. Des conflits éclatent. Parallèlement, l'invention d'Howard suscite l'intérêt du gouvernement...
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