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.
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...