События очередного сезона американского комедийного сериала происходят спустя три месяца после окончания событий предыдущего. После того, как завершилась научная экспедиция в Арктике, друзья-ученые торопятся поделиться с общественностью результатами своих исследований. Но возвращение домой оказалось не таким радужным событием, как того хотелось бы. Случилось так, что друзья Шелдона сфальсифицировали результаты его научной работы. Услышав их признание, молодой человек решает разорвать дружеские отношения и уезжает в Техас. Ребята отправляются вслед за Шелдоном в надежде его вернуть. В связи с этим приходится отложить долгожданную встречу Леонарда с Пенни.
Вскоре друзья мирятся, и парочке, наконец, удается поговорить наедине. Оба они чувствуют себя неловко от того, что их взаимная симпатия оказалась очевидна. Смущение длится не долго, и общение продолжается в обычной манере.
У других героев 3 сезона «Теории большого взрыва» также возникают свои сложности. Например, Раджешу необходимо ехать домой в Индии, но он этого не хочет. Парень находит выход: чтобы оттянуть ненавистную поездку, он становится помощником Шелдона в его научной работе.
Выясняется, что Говард тоже испытывает теплые чувства в отношении Пенни, но поскольку для него очень важна дружба с Леонардом, молодой человек просит девушку познакомить его с какой-нибудь подругой. Пенни знакомит Говарда с Бернадетт, однако парень совершенно не понимает, как нужно себя вести, и так сильно смущается, что постоянно просит друзей о помощи.
Постепенно в отношениях Леонарда и Пенни наступает разлад, ссоры между ними становятся все более частыми, и девушка начинает жалеть о своем выборе.