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.
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...