Dipper et Mabel, des jumeaux, arrivent dans la mystérieuse ville de Gravity Falls pour y passer l'été.
Cet été, les jumeaux Dipper et Mabel Pines vivent d'incroyables aventures avec leur oncle dans la mystérieuse ville de Gravity Falls, dans l'Oregon. Dès leur arrivée, l'oncle profiteur, connu sous le nom de Grunkle Stan, demande de l'aide à Mabel et Dipper pour tenir le Mystery Shack, un piège à touristes hors de prix pour clients sans méfiance. Bien que Dipper et Mabel s'aperçoivent vite de l'arnaque, ils ressentent quelque chose d'étrange quant à Gravity Falls et ensemble, commencent à en dévoiler les nombreux secrets.