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.
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...