Leonard Hofstadter et Sheldon Cooper, deux jeunes et brillants physiciens, partagent un appartement sur le campus du California Institute of Technology. Geeks dans l'âme, ils passent leur temps à discuter de théories scientifiques, de figurines, de jeux vidéo et de "Star Wars" avec leurs amis Howard Wolowitz et Rajesh Koothrappali, scientifiques comme eux. Lorsque Penny, une jolie serveuse, emménage dans l'appartement d'en face, leur univers s'écroule. Penny et Leonard se tournent autour dans une bonne partie de cette première saison. Les débuts d'une série au succès grandissant, que CBS faillit ne pas retenir. Quand Leonard voit Penny, la voisine dont il est amoureux, embrasser un homme devant sa porte, il est effondré. Il réalise alors combien il est loin de correspondre à l'idéal masculin de la jolie Penny. Cependant, encouragé par ses amis et collègues scientifiques, il décide de tenter sa chance avec une autre jeune femme. Il invite Leslie, une de ses collègues, à sortir avec lui. Celle-ci ayant refusé assez vertement, Leonard se sent encore plus déprimé. Poussé par Sheldon, qui ne croit pas un instant à la possibilité d'une liaison entre son ami et leur voisine, il reprend courage et décide d'inviter Penny. Mais celle-ci interprète mal sa proposition...