Quando o Dipper e a Mabel Pines chegam para passar as férias de verão na cidade remota de Gravity Falls, o novo namorado suspeitamente estranho da Mabel faz com que os gémeos se encontrem cara a cara com os segredos estranhos e bizarros da cidade.

Quando alguém adultera a estátua de certa em tamanho real do tio Stan feita pela Mabel, ela e o Dipper procuram o culpado. Entretanto, o tio Stan lamenta a perda do seu sósia de cera.

O Dipper e a Mabel descobrem que o seu novo vizinho aparentemente adorável, o Pequeno Gideon, é o psíquico adorado da cidade. Mas quando o Pequeno Gideon a leva a sair com ele, ela e o Dipper depressa descobrem que a sua fofura pode desvanecer muito rapidamente.

O Dipper é convidado pela Wendy e pelos seus amigos adolescentes numa aventura que os leva a uma loja de conveniência abandonada que pode estar assombrada.

Numa jornada para conquistar masculinidade, o Dipper aventura-se na floresta para batalhar contra o Multi-Urso. Entretanto,  a Mabel tenta ensinar ao tio Stan como ser atraente para as mulheres, particularmente a empregada no restaurante local, a Velha Susan.

O Stan dá uma grande festa de fim de semana para promover a Cabana do Mistério. O Dipper faz clones de si próprio para impressionar a Wemdy, e a Mabel luta pelo título de Rainha da Festa em honra das suas duas amigas.

Quando o Dipper e a Mabel descobrem provas de que o alegado fundador da cidade é uma fraude, eles partem para expôr uma conspiração histórica e provam que a palermice da Mabel não é uma coisa má.

O Diper quer corrigir um erro que fez no passado com a ajuda de uma máquina do tempo. A Mabel fica eufórica quando ganha um porco de estimação numa feira.

Depois de ser desafiado para uma luta pelo namorado da Wendy, Robbie, o Dipper fica chocado quando o seu lutador favorito do Lutem, Lutadores, Rude Escaramuça, ganha vida para o defender. Mas o Dipper perde rapidamente controlo do Rude e tem de encontrar uma forma de o parar de magoar seriamente o Robbie.

O Dipper está inseguro por a Mabel ser mais alta que ele e procura uma solução mágica. Entretanto o Pequeno Gideon aproveita-se da diferença de alturas do Dipper e da Mabel.

O Dipper e a Mabel vão pedir doces no verão e encontram um monstro que adora doces que ameaça devorá-los se não lhe trouxerem coisas doces para comer.

Stan leaves Mabel in charge of the Mystery Shack while he is gone and the power goes to her head.

While Stan, Dipper, Mabel and Soos are falling in a bottomless pit, they tell stories to pass the time.

When Mabel befriends a cute merman trapped in the public pool, she's determined to help him out. Meanwhile, Dipper decides to volunteer as a lifeguard to see Wendy.

The twins discover a hidden room inside the Mystery Shack and compete over who should have it.

When Mabel discovers that her favorite boy band is actually a bunch of imprisoned clones, she sets them free, only to decide on keeping them for herself. Meanwhile, Dipper is convinced that Robbie plans to brainwash Wendy with a secret message hidden inside one of his songs.

When Waddles is snatched by a prehistoric beast, Dipper, Mabel, Stan, Soos, and Old Man McGucket must journey to a mysterious land trapped in time to rescue him.

Dipper, Mabel, and Soos must travel through Grunkle Stan's mind to defeat a tricky dream demon summoned by Lil Gideon.

Li'l Gideon swindles the Mystery Shack away, forcing Grunkle Stan and the kids to move in with Soos. While Stan weighs how he can still care for his grandniece and nephew, they decide to take on Gideon.