Les choses bougent pour la petite bande d'amis. Leonard revient de son voyage et retrouve ses camarades, certains plus heureux que d'autres. Penny a laissé tomber son travail de serveuse pour se consacrer au métier d'actrice et elle se rapproche de plus en plus de Leonard. Elle va même jusqu'à lui faire une demande en mariage. Raj, de son côté, continue de chercher l'âme soeur, jusqu'au jour où il croise la route d'Emily, une dermatologue. Le succès de cette série qui popularise les moeurs des "geeks" ne se dément pas et cette saison, en relançant les intrigues, la rend d'autant plus intéressante. Sheldon traverse une mauvaise passe à cause de sa récente découverte. De plus, Leonard essaye de le convaincre que sa théorie est fausse et se prétend en mesure de la réfuter. Il voudrait que Sheldon reconnaisse son erreur, mais ce dernier n'est pas prêt à renoncer à la notoriété. De son côté, Raj passe la semaine dans l'appartement de Howard et Bernadette, provoquant quelques tensions...