쉘든과 함께 북극으로 연구를 떠났던 세 친구가 3달 만에 집에 돌아온다. 쉘든은 자신의 연구 성과가 노벨상을 받을 만하다고 신이 나지만 친구들이 전기 깡통따개로 장난한 것임을 알고 실망하여 고향인 텍사스로 돌아간다.

페니와 합방을 한 레너드는 자기가 꿈꿔왔던 것과는 달라서 망설인다. 갑자기 들리는 귀뚜라미 소리에 그 종자를 놓고 하워드와 쉘든이 내기를 걸고 누가 맞는지 확인하기 위해 그 귀뚜라미를 잡으려고 소동을 벌인다.

페니의 침대가 부서져 레너드의 집에서 잔 페니와 쉘든은 아침 메뉴를 놓고 소동을 벌이고, 쉘든은 초콜릿으로 페니의 행동을 변화시키려고 작전을 짠다. 한편, 하워드와 라지는 문신 토시와 고스 분장을 하고 헐리우드의 클럽에 여자를 만나러 나간다.

라지가 하던 연구가 실패해 미국에서 추방당할지도 모른다는 소식에 모두 놀라고 방법을 찾는다. 새 일을 구하던 라지는 면접에 실패하고 결국 쉘든이 자기를 위해서 일해 달라고 요청한다. 하지만 라지는 함께 일하는 거라고 주장하고 둘 사이에 긴장감이 돈다.

쉘든과 친구들은 연싸움을 하러 가지만 페니는 친구들과 풋볼을 보기로 하고 레너드는 페니가 친구들을 자신에게 소개시켜 주는 것을 꺼리는 거로 생각하고 불편해한다. 라지는 하워드가 예쁜 여자만 보면 거기에 빠져 자신을 무시하고 연을 빼앗기자 절교를 선언한다.

하워드는 예전에 레너드와 여친이 생기면 없는 사람에서 여자를 소개해 주기로 한 약속을 핑계로 자기에게 여친을 소개해 줘야 한다고 레너드를 압박한다. 쉘든은 자신의 어릴 적 우상이 장군 대회에 참가한다는 사실을 알고 전에 자신을 실망 시킨 일을 복수하려고 한다.

쉘든이 만든 연구소 게임을 하던 중 레너드는 페니의 친구인 기타 치는 저스틴이 페니의 집에서 며칠 머문다는 소식에 속이 상해 서로 싸운다. 부모님이 싸우던 모습을 병적으로 싫어하는 쉘든은 둘을 화해시키려고 애쓰지만 싸움은 점점 커져만 간다.

레너드와 하워드, 그리고 라지는 유성우를 관찰하기 위해 캠프에 가고 혼자 남아 있던 쉘던은 욕실에서 넘어져 어깨가 탈골된 페니를 돕게 된다. 쉘든은 바닥에 미끄럼 방지용 오리 스티커를 붙이지 않은 것을 나무라고 처음으로 페니를 위해 운전을 해서 병원에 가게 된다.

페니의 친구인 베르나데트를 만난 하워드는 세 번째 데이트에서 섹스에 대한 질문을 받고 고민에 빠진다. 베르나데트는 진정한 관계를 원하지만 하워드는 그녀가 정말 원하던 여자인지 자신이 없다. 한편 쉘든은 공영 라디오에 출연하지만 친구의 방해로 망신을 당한다.

하워드는 여자친구 베르나데트를 쉘든의 집에 데려와 함께 식사하고, 베르나데트는 레너드의 연구에 관심을 갖는다. 페니는 이에 자극을 받고 레너드를 놀라게 해 주려고 쉘든에게 레너드의 연구에 관해 가르쳐 달라고 한다.

레너드와 페니, 그리고 하워드와 베르나데트는 더블데이트를 하기 위해 식당으로 간다. 페니가 점을 봤다는 소리에 레너드가 놀리자 페니가 화를 내고 모두 서먹해한다. 한편, 여자친구가 없어서 함께 하지 못한 쉘든은 라지의 뇌물을 받는다.

크리스마스 트리를 장식하던 레너드는 자기도 모르게 어머니가 오신다는 소식을 쉘든에게 전해 듣고 당황하지만, 공항으로 모시러 간다. 오는 길에 쉘든과 엄마가 계속 연락하고 지냈다는 사실을 알고 자신에게 무관심한 엄마를 원망한다.

함께 저녁을 먹으러 다녀온 사이에 쉘든 집에 도둑이 들어 컴퓨터와 각종 게임기를 훔쳐가고, 도둑이 다시 찾아올까 봐 겁이 난 쉘든은 밤에 잠을 못 이룬다. 레너드와 페니는 이런 쉘든을 이해하면서도 귀찮아하고 하워드와 라지는 첨단 보안장비를 가져와 설치해 준다.

전자와 질량의 관계를 규명하려는 쉘든은 여러 날 잠도 안 자고 몰두하고 하워드와 레너드는 각자의 파트너와 롤러스케이트를 타러 간다. 쉘든은 아인슈타인이 상대성 이론을 찾을 때 특허 사무실에서 일했다는 걸 알고 자신도 천한 일을 하기로 마음먹는다.

레너드는 학교에서 보내주는 스위스 학회와 초대형 입자 가속기 관람을 가게 되고, 한 명을 데려갈 수 있게 된다. 당연히 여자친구인 페니를 데려가고 싶어 하지만, 초대형 입자 가속기를 보려는 쉘든의 의지가 둘의 달콤한 여행 계획을 망치려고 한다.

스튜어트의 만화책 가게에서 스탠 리의 사인회가 열린다는 소식에 모두 들떠 있는 가운데, 일전에 페니가 다쳐서 응급실로 가느라 신호위반을 했던 쉘든은 사인회에 가기 어려운 상황에 빠진다. 쉘든은 법정에 서서 자신의 결백을 주장하려다 감옥에 갇힌다.

중고물품 시장에서 구한 박스에서 온갖 진귀한 물품들을 보면서 흥분한 친구들은 반지의 제왕에 사용되었던 소품용 반지를 발견하게 된다. 이 때부터 반지를 차지하기 위해 온갖 술수를 부리는 친구들 사이에 불신이 생기게 된다.

쉘든은 교내 과학분야 총장상 수상자로 선정되지만, 연설해야 한다는 조건에 무대 공포증이 있어 수상을 거부하려 한다. 이에 친구들은 쉘든의 무대 공포증을 없애기 위해 온갖 방법을 동원하지만 별 효과를 얻지 못한다. 마침내 시상식장에서 술의 힘을 빌려 용기를 얻는다.

페니와 관계를 갖고 난 후 레너드는 무심코 사랑한다는 고백을 하고 페니는 당황해 하고 레너드는 이런 페니의 반응에 마음이 상한다. 침울해 있는 레너드에게 무슨 일이 있는지 궁금한 하워드와 라지는 약을 올리고 볼링 시합을 하며 전에 쉘든을 속였던 휘튼이 나타난다.

페니와 헤어진 레너드 사이에서 어떻게 행동해야 할지 망설이던 쉘든이 페니가 만들어 준 스파게티를 먹으러 간다. 한편, 하워드는 이런 상황에서는 편을 나누어야 한다고 주장하고 어떻게 할지 망설이던 쉘든은 레너드에게 페니와 만나 함께 스파게티를 먹은 것을 고백한다.

쉘든과 레너드는 온도 조절을 놓고 다투고 결국 페니네 집에 온 레너드는 7년 전 처음 쉘든네 집으로 이사 오게 된 경위를 설명하며 그 동안 있었던 일들을 말해 준다. 폭발 위기에서 쉘든이 구해주고 결국 엘리베이터가 폭발하게 된 이유를 설명한다.

하워드와 라지는 쉘든을 연애 사이트에 올려 짝을 찾기로 하고 정말 맞는 짝을 찾아 쉘든이 만나도록 주선한다. 라지의 협박에 할 수 없이 여자를 만나러 간 쉘든은 자신과 비슷한 생각을 하는 파울러라는 이름의 여자를 만나고 함께 시간을 보낸다.