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.
Quando Sheldon viene a sapere che i suoi amici hanno sabotato i dati raccolti nella spedizione polare, parte affranto per il Texas. Questo costringe i ragazzi ad andarlo a riprendere, il che intralcia con la speranza di Leonard di avere momenti romantici con Penny e mette a rischio l'amicizia tra i ragazzi.
Leonard e Penny fanno fatica a passare oltre una goffa prima volta, mentre Sheldon e Howard mettono in palio i loro migliori fumetti in una scommessa a proposito di un grillo.
Howard e Raj vanno a rimorchiare in un locale Goth, mentre Sheldon cerca di "modellare" Penny sperimentando la tecnica di modifica del comporamento basata sul cioccolato...
Raj deve trovare un nuovo lavoro o verrà rimandato in India, ma Sheldon ha una soluzione, che però lascia Penny e Leonard a ritrovarsi Howard come terzo incomodo...
Sheldon si prepara a dare battaglia contro l'attore dell'universo di Star Trek che lui detesta: Wil Wheaton. Intanto Wolowitz chiede a Penny di presentargli una delle sue amiche.
Barry Kripke mette in imbarazzo Sheldon e gli amici si organizzano per fargliela pagare. Wolowitz è disperato perchè la storia con Bernadette si sta affievolendo e chiede consiglio a una visione di Katee Sackhoff.
Penny chiede aiuto a Sheldon per capire meglio gli esperimenti di fisica di Leonard. Intanto Wolowitz si ingelosisce perchè Leonard invita la sua ragazza Bernadette ad assistere ad un suo esperimento.
Leonard rimane scioccato quando scopre che Penny crede nel paranormale. Intanto Sheldon cerca di aiutare Raj a conquistare una ragazza durante una festa universitaria.
Howard e Raj cercano di trovare la ragazza perfetta per Sheldon usando un sito internet. Penny è preoccupata perchè convinta che dopo aver avuto Leonard come fidanzato, non riuscirà ad uscire con ragazzi normali.
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