Alors que le caractère obsessionnel de Sheldon prend des proportions de plus en plus inquiétantes, Penny, qui a rompu avec Leonard au début de cette deuxième saison, ne s'en rapproche pas moins de la bande. Elle-même devient accro aux jeux vidéo, et même à la science. L'arrivée d'un nouveau physicien sexy n'y est malheureusement pas pour rien. Le désert amoureux des quatre garçons se mue en rivalité scientifique exacerbée. Un projet commun finira par les réunir, mais pourrait les séparer de Penny dans le dernier épisode. Une deuxième saison qui a franchi la barre des dix millions de téléspectateurs aux Etats-Unis.