Ребята вернулись из долгой и изнурительной экспедиции на Северном полюсе. Там они получили данные, которые по мнению Шелдона сделают их нобелевскими лауреатами. Но, кажется, будто кто-то играл нечестно...
Пока Пенни и Леонард решают свои "постельные" проблемы, остальная троица находит в квартире сверчка и заключают пари о том, к какому виду он принадлежит.
Пока Пенни хозяйничает в квартире парней, Шелдон придумывает способ выдрессировать девушку и сделать её послушной. А в это время Говард и Радж наряжаются готами и идут в бар для субкультурщиков, чтобы подцепить пару пьяных готесс.
Раджу совсем не хочется возвращаться в Индию по истечению американской визы, и он становится заложником сложного выбора, А в это время Говард находит поддержку в лице Пенни и Леонарда, которые вскоре захотят отделаться от прилипалы.
Шелдон наконец-то сможет поквитаться за все обиды, учинённые ему кровным врагом по имени Уил Уитон. А в это время Говард выклянчивает у Пенни свидание с одной из её подружек, у которой оказывается весьма пробивной характер несмотря на миловидную внешность.
Леонард берёт уроки американского футбола у Шелдона, чтобы сойти за своего во время ужина с друзьями Пенни. А Говард и Радж ссорятся из-за того, что Говард часто чувствует себя одиноким и брошенным.
Приезд неожиданного гостя к Пенни сильно раздражает Леонарда, и они ссорятся. После конфликта Шелдон пытается помирить друзей, так как с детства не выносил, когда ругались его папа и мама.
Леонард, Говард и Радж проводят время на природе и знакомятся с девушками-хиппи, которые угощают их печеньками с марихуаной. Тем временем Шелдон планирует провести прекрасный вечер в одиночестве, но из-за неприятного случая вынужден помогать Пенни.
Говард делает глупость и, кажется, будто ему больше не светят отношения с Бернадетт. Тем временем Шелдон попадает в ловушку Барри Крипке и пытается найти способ отомстить гадкому коллеге.
Пенни берёт уроки физики у Шелдона, чтобы произвести впечатление на Леонарда. А Леонард начинает близко общаться с Бернадетт, что до жути не нравится Говарду, который обвиняет друга в попытках увести его девушку.
Шелдон часто переписывается и созванивается с мамой Леонарда и знает столько всего о личной жизни женщины, что по праву мог бы считаться не просто её лучшим другом, а самым близким человеком на свете. Ужасно то, что Леонард узнаёт об этом.
Пенни и Леонард сорятся прямо на парном свидании из-за того, что девушка чересчур доверяет судьбу предсказаниям экстрасенсов. В это время Шелдон и Радж пытаются подцепить девушек с помощью супергеройского атрибута — зелёного фонаря.
Третий сезон продлился с 21 сентября 2009 года по 24 мая 2010 года и содержит 23 серии. Сюжет сериала расскручивает отношения Леонарда и Пенни, а также показывает изменения в характере Шелдона. Он станет привыкать к странному поведению соседки, поможет Раджу с работой, подготовит Леонарда ко встрече с друзьями Пенни и многое другое. Сознание Шелдона окажется не подготовленным к резким переменам, вследствие чего его ненадолго "закоротит", и парень на короткое время слетит с катушек, а затем даже попадёт в тюремную камеру. Однако эти неприятные события приведут к тому, что Шелдон начнёт лучше разбираться в природе поступков обычных людей.
В сериале также появится актёр Уил Уитон, который станет второстепенным персонажем, играющим самого себя, и появятся два новых основных женских персонажа: Бернадетт, микробиолог с докторской степенью, коллега Пенни и первая девушка, с которой будет встречаться Говард; и Эми Фара Фаулер, "девичий клон" Шелдона Купера и нейробиолог по образованию.
