Kate est une femme en surpoids déterminée à mincir. Kevin, lui, est un acteur de sitcom en pleine crise existentielle. Randall, de son côté, s'apprête à rencontrer son père biologique. Enfin, Jack est sur le point d'assister à l'accouchement de sa femme, enceinte de triplés. Ces quatre personnes éparpillées entre New York et Los Angeles mènent des vies bien différentes mais ont un bon nombre de choses en commun, en commençant par leur date d'anniversaire, tous fêtant leurs 36 ans.

Kate, à la peine, multiplie les efforts pour perdre ses kilos en trop. Toby l'encourage à se détendre. Beth se demande quelles sont les intentions de William, le père biologique de Randall. L'éducation des triplés pèse sur la relation de Rebecca et Jack, qui s'éloignent l'un de l'autre. Kevin, qui a quitté son emploi, doit assumer son choix...

Rebecca rend visite à Randall et rencontre son père biologique. Toby est déterminé à sortir Kate de l'ombre de Kevin et lui organise une journée dont elle est la vedette, alors que ce dernier choisit de poursuivre sa carrière à Broadway. Jack et Rebecca rentrent de l'hôpital avec leurs bébés...

Rebecca et Jack se rendent à la piscine avec Kevin, Kate et Randall. Dans le temps présent, Kevin auditionne pour un rôle à Broadway. Alors qu'il est au restaurant avec Kate, Toby croise son ex-femme. En la voyant, Kate est sujette à une nouvelle crise de doute. Des tensions raciales se font sentir dans le voisinage de Randall...

Alors que Rebecca et Jack se disputent au sujet de leur avenir familial, Randall et Beth doivent faire face à un événement inattendu. De son côté, Kevin, qui a accepté son rôle dans la pièce, se rend compte que le script fait écho à sa propre vie...

Kate se rend à un entretien d'embauche pour un travail qui paraît idéal. Randall remet en question les choix qu'il a faits sur le plan professionnel. La relation entre Kevin et Olivia prend une nouvelle tournure. Rebecca et Jack se demandent comment tenir compte des aptitudes particulières décelées chez leur fils...

Jack, Rebecca et les enfants sa préparent à passer les vacances de Noël chez les parents de Rebecca. Mais un imprévu les détourne de leur route. De son côté, Kate prend deux décisions radicales pour son avenir. Randall a le coeur brisé en découvrant un secret bien gardé par sa mère...

Kate, Kevin et Randall s'échappent après leur Thanksgiving chaotique en famille. Très en colère, Randall se tourne vers son père. Olivia fait une douloureuse révélation à Kate. Rebecca et Jack se demandent comment gérer la demande de leur fils de neuf ans, qui exprime le souhait de connaître ses parents biologiques...

Kate doit être prise en charge le soir du réveillon pour une appendicite. Le docteur K est seul à l'hôpital. Les Pearson réalisent qu'ils ont tous besoin les uns des autres. Kevin célèbre Hanukkah avec Olivia et sa famille, tandis que Kate rêve que la chirurgie change sa vie d'adulte...

William passe de plus en plus de temps avec Jessie, et Randall doit se faire à l'idée que son père a une nouvelle relation. Après avoir appris qu'ils attendent des triplés, Jack et Rebecca se demandent comment ils vont pouvoir se payer une maison pouvant accueillir trois bébés...

Rebecca, dépassée par l'arrivée imminente des triplés, en oublie l'anniversaire de Jack. Le docteur K tente de faire face après la disparition de sa femme et se demande comment survivre à une telle perte. Parallèlement, Joe, le pompier qui a conduit Randall a l'hôpital, se débat avec son propre mariage...

Jack et Rebecca prévoient d'organiser une fête pour l'anniversaire de chacun des triplés. Ils sont vite débordés. Alors que le rythme s'intensifie au travail, Randall peine à trouver du temps pour William. De son côté, Kevin prend une grande décision, susceptible d'influencer sa vie sentimentale...

Toby met des bâtons dans les roues de Kate, bien décidée à perdre du poids. De son côté, Randall tente d'accepter la situation de son père, dont la santé se détériore. Miguel et Shelly font une révélationà Jack et Rebecca. La nouvelle est difficile à intégrer pour le couple. Kevin fait le point sur son passé amoureux...

Stressé avant la première de sa pièce, Kevin reçoit un soutien inattendu. Pour sa part, Randall doit à la fois supporter une importante pression sur le plan professionnel tout en prenant soin de son père, malade. La Saint-Valentin de Rebecca et Jack ne prend pas la tournure attendue...

Randall et William entreprennent un voyage à Memphis. En chemin, le juriste en apprend davantage sur le passé de son père biologique, qu'il cherche à connaître. Mais un soudain détour par l'hôpital s'impose. La joie du séjour s'estompe peu à peu...

La famille Pearson se réunit chez Randall à l'occasion d'un événement inhabituel. Kevin se rapproche de Sophie la nuit de sa première représentation. Leur relation gagne en profondeur à cette occasion. Kate a du mal à se confier à Toby au sujet de la mort de son père. La tension est palpable entre Jack et Rebecca, alors que la jeune femme s'apprête à partir en tournée avec le groupe...

Jack se rend finalement à Cleveland dans l'espoir d'arranger les choses avec Rebecca, la nuit même où doit avoir lieu son premier grand concert avec le groupe. De leurs côtés, Randall, Kate et Kevin prennent de grandes décisions concernant leur avenir...