Леонард и Шелдон, два физика-теоретика, привыкли к своему устоявшемуся миру. Их дни проходят в университетских коридорах и собственной квартире, наполненной книгами и сложными уравнениями. Их социальный круг кажется замкнутым и предсказуемым, ограничиваясь общением с коллегами Говардом и Раджешем, такими же увлеченными наукой.
Все меняется в один совершенно обычный день. В соседнюю квартиру, долгое время пустовавшую, въезжает новый жилец. Им оказывается Пенни — жизнерадостная девушка, мечтающая о карьере в актерской профессии. Ее появление подобно яркой вспышке света в их размеренном, почти монохромном существовании.
Для Леонарда и Шелдона это становится неожиданным социальным экспериментом. Их привычная реальность, построенная на логике и научных фактах, сталкивается с совершенно иным миром — миром творчества, эмоций и непредсказуемости. Пенни, со своей стороны, оказывается в окружении людей, чьи разговоры о квантовой механике или теориях струн часто звучат для нее как речь на иностранном языке.
Несмотря на кажущуюся пропасть между их интересами, постепенно начинают выстраиваться мосты. Простые бытовые ситуации — будь то совместный ужин или помощь с перестановкой мебели — становятся точками соприкосновения. Леонард, более открытый из двух друзей, первым пытается найти общий язык с новой соседкой. Шелдон же, верный своим строгим правилам и распорядку, воспринимает это вторжение в его личное пространство с характерным для него скептицизмом и множеством оговорок.
Это соседство заставляет всех по-новому взглянуть на привычные вещи. Ученые начинают смутно понимать, что существуют вопросы, на которые нет готовых формул, а Пенни открывает для себя, что наука может быть не такой скучной, как казалось на школьных уроках. Их круг общения, прежде такой тесный и однородный, непроизвольно расширяется, приобретая новые, неожиданные оттенки.