Pasadena, California. Quattro giovani scienziati di diversi campi – il fisico sperimentale Leonard Hofstadter, il fisico teorico Sheldon Cooper, l'astrofisico Rajesh Koothrappali e l'ingegnere aerospaziale Howard Wolowitz – lavorano insieme al California Institute of Technology. Questi fanno amicizia con Penny, una bella ragazza di provincia col sogno di diventare attrice, venuta a vivere nell'appartamento di fronte a quello condiviso da Leonard e Sheldon.
Howard, Leonard e Sheldon completano finalmente la miniaturizzazione del loro giroscopio, ma quest'ultimo ipotizza la possibilità di renderlo ancora più piccolo; gli altri due però, soddisfatti del loro lavoro in quanto rispetta le richieste dell'aeronautica militare, non vogliono fare questa modifica e così Leonard regala a Sheldon, al fine di toglierselo di torno, un costoso viaggio che gli permetterà di guidare un treno e tutta una serie di esperienze che mandano il ragazzo su di giri, togliendogli addirittura l'interesse di fare il fisico. Purtroppo per loro, però, il colonnello Williams, il loro capo, vede le formule di Sheldon e decide di volere quel progetto realizzato, costringendo Howard e Leonard a richiedere l'aiuto del fastidioso amico. Nel frattempo Amy e Penny convincono Bernadette a prendersi una pausa dalla bambina, lasciandola alle cure di Raj e Stuart, ma la serata non sarà divertente come avevano sperato.
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