На летние каникулы родители отправляют близнецов Мэйбл и Диппера Пайнс к их двоюродному дедушке Стэну в провинциальный городок Гравити Фолз, штат Орегон. Он сразу же находит внукам занятие: они должны бесплатно работать в его в доме-сувенирной лавке под названием "Хижина Чудес". Предприимчивый мужчина с помощью вымышленных легенд привлекает незадачливых туристов и продает им искусственные волшебные предметы. Энергичная и оптимистичная Мэйбл быстро находит подруг - Гренду и Кэнди, и считает это лето подходящим временем, чтобы найти себе парня. Но среди новых знакомых есть и недоброжелатели - высокомерная Пасифика Нортвест, самая популярная девочка города, считающая Пайнс глупой простушкой.

Умный и любопытный Диппер с легкостью доказывает, что истории и сувениры дедушки являются ненастоящими. Мальчик влюбляется в юную Вэнди, подрабатывающую в лавке Стэна, но девушка не обращает на него никакого внимания. Обладая незаурядным воображением, он придумывает себе загадки и приключения, чтобы не скучать в глуши. Однажды в лесу Диппер наталкивается на странное дерево с рычагом, дернув за который, мальчик обнаруживает книгу с надписью: "Дневник №3". Прочитав ее, школьник узнает, что Гравити Фолз переполнен множеством магических существ, аномалий и тайн. Вместе с Мэйбл он намерен раскрыть все секреты города, найти неизвестного автора и остальные части его дневника...