在上一季的结尾，莱纳德（约翰尼·盖尔克奇JohnnyGalecki饰）和佩妮（凯莉·库柯KaleyCuoco饰）宣布订婚，他们和谢尔顿（吉姆·帕森斯JimParsons饰）商量让他搬出公寓，女友艾米建议谢尔顿与她同居，这把谢尔顿吓坏了。与此同时，他们最爱的漫画店惨遭火灾。谢尔顿一时间难以接受生活中的种种变故，负气出走。一个多月过去了，谢尔顿会在这场跨越美国大陆的旅程中遭遇什么？在新的一季中，其他几位主角的生活也有新变化。佩妮放弃了演艺事业，正式踏入了药品推销之路，她与伯纳黛特将会成为同事。霍华德最烦恼的事是，自己的妈妈和漫画店老板斯图尔特住在一起。单身汉拉杰什何时才能找到女朋友？

莱伯特（休•杰克曼饰）是19世纪的一名落魄贵族公爵，在家人为他安排的相亲宴会上，他为了追踪一个陌生人，疯狂科学家斯图尔特，无意闯入时空隧道，来到了100多年后的21世纪，斯图尔特的意外住院使公爵面对陌生的环境举步维艰。机缘巧合下，他邂逅了斯图尔特的前女友凯特（梅格•瑞恩饰）——一个野心勃勃、独立聪明的广告界女强人，一连串的事情，使二人互相吸引，谱写出一段跨越时空的浪漫恋曲......但是，穿越时空的情感注定不会一帆风顺。为了顺应历史的发展，出院的斯图尔特不得不把莱伯特送回属于他的年代，莱伯特和凯特刚刚开始的恋情面临时空分离的危机。两人是命定的缘分还是刹那的相逢？两人能否穿越时空的阻隔在一起？