シェルドンが旅に出てから45日後。レナードはアリゾナの警察署にいるシェルドンから電話を受け、エイミーと迎えに行くことになる。ペニーはバーナデットが勤める、製薬会社の営業職の面接を受けることに。一方で、ハワードが実家へ行くと、すでに家を出ていったはずのスチュアートがまだ居候しており…。

シェルドンは、研究分野を大学に認めてもらう代わりに専任講師に昇格して、大学院生向けの講義を受け持つこととなる。博士号を取りたいと思っていたハワードは、その講義を受けることにするが、シェルドンはわざわざハワードが苦手な分野の講義をしようとし…。

ハワードは、NASAの要請でエンゼルスの試合で始球式をすることになる。野球の経験がなく、運動神経も鈍いため、投球練習が全くうまくいかない。一方、シェルドンとエイミーはレナードとペニーカップルとダブルデートをすることに。親密さを測る指標を使って、仲の良さを測ることになるが…。

レナードたちはスチュアートのコミックストアを懐かしみ、再オープンさせるために皆で少しずつ出資しようと盛り上がる。一方ラージは、友人たちに恋人のエミリーを会わせる。ベニーは何となくエミリーに嫌われている気配を感じ…。

ペニーたちと付き合うようになってから研究に進歩がないと主張するシェルドンに同意したレナード、ハワード、ラージは、週末を使い研究に没頭することに。その間、ペニー、バーナデット、エイミーの3人はラスベガスへ行くことにする。

政府主導の暗黒物質研究チームに入るため、閉所恐怖症のシェルドンは過酷な環境に耐えられるかを確認することになり、ラージと共に大学の地下でシミュレーションを行う。一方、レナードと、営業の仕事で稼ぎ始めたペニーは、2人の収入格差を気にし…。

バーナデットが「カリフォルニアのセクシーな女性科学者50人」に選ばれ、雑誌に載ることに。エイミーは科学者なら、容姿ではなく実績で評価されるべきだと批判し、編集部に抗議文を送る。一方、レナードは花束を手にペニーの部屋を訪れるローヴィス医師を見かけ…。

バーナデットは、ペニーが処分しようとしていたプロムのドレスを見つけ、惨めな思い出しかないプロムをやり直そうと提案する。エイミーも大賛成し、早速、シェルドンたちに招待状を出すなどの準備を始める。一方、ハワードはスチュアートが誰をプロムに連れてくるのかヤキモキしており…。

鼻中隔湾曲症のレナードは鼻の手術を受けることにする。心配したシェルドンは無用なリスクを冒すべきではないと手術をやめさせようとするが、レナードは、こっそり手術を受けてしまう。一方、ラージの両親が離婚したことを知らされたバーナデットは、ハワードとの結婚生活に不安を覚え、小さな不満をためずに言い合おうと提案する。

シェルドンのネット番組「旗で遊ぼう」が最終回となり、シェルドンとエイミーは撮影にいそしむ。一方、レナード、ハワード、ラージの3人は亡くなった大学教授ロジャー･アボットのオフィスを片づけていると、レナードはアボットが母親から贈られたシャンぺンを見つけ、3人の中で大発見をした者が出た時に栓を抜き、偉業を祝うとともにアボットに乾杯しようと提案するが…。

エイミー主催のクリスマスディナーの準備をしているとラージに電話が入り、レナードとハワードの待つカリフォルニア工科大学の無菌室へ向かってしまう。残されたペニーとラージの父親とゲームをするも全く盛り上がらず…。一方、シェルドンはエイミーにパーティーへの参加を押しつけられ、エイミーに仕返しをしようとする。

ペニー、エイミー、レナード、シェルドンは、たまにはペニーたちのしたいことを優先したいという要望に応え、デパートの衣料品店に行くことに。ペニーとエイミーが試着室に入っている間、レナードとシェルドンは、お互いに妥協しているという話題でケンカを始める。最終的にそれぞれが妥協し、レナードは週1日だけペニーと暮らせることになるが…。

テーマを暗黒物質に変更して以来、まったく研究がはかどらないシェルドンは仕事の環境を見直すことに。適度なストレスを感じることで作業効率が上がるという心理学の基本法則に則り、最適なストレス値を測り、レナードたちに常に自分をイラつかせるように頼む。そして常に電極のついた帽子を被り、ストレス値をモニタリングしながら研究にいそしむ。

レナードはある画期的なアイデアを思いつき興奮してシェルドンに話したところ、シェルドンはその夜のうちに共同名義で論文を書き上げる。その論文を物理学者が集まるサイトに載せたところ、大好評。2人が大喜びしていたところに、否定的なコメントが寄せられる。一方、ペニー、バーナデット、エイミーはペニーのアパートで、それぞれの恥ずかしい過去をさらす羽目になるが…。

スチュアートのコミックストアが再オープンすることになり、レナードとラージが開店準備を手伝うことに。バーナデットを伴って、店に来たハワードは、店に実家のソファが置いてあることに気づき大騒ぎする。コミックストアに全員が揃っているところに、おばからハワードに電話が入るが…。

たった数時間で男女が恋に落ちるという心理学の実験をシェルドンとペニーが試すことに。親密度が上がるように作られた一連の質問に、お互い正直に答えた後、4分間無言で見つめ合うと恋に落ちてしまうという。一方、残されたレナード、エイミー、ラージはエミリーの提案で、ゾンビのいる部屋からの脱出ゲームに挑むが…。

一緒にカメを飼う決断をしたシェルドンとエイミーはペットショップへ向かう。そこでエイミーはシェルドンが火星のコロニーに移住するミッションに応募していることを知り、ショックを受けてしまう。一方、エミリーの部屋で留守番をしていたラージは、寝室の引き出しを壊してしまい…。

一流科学誌「サイエンティフィック･アメリカン」に、レナードとシェルドンの論文の記事が掲載される。しかし記事には論文のアイデアを出したレナードの名前はなく、「クーパー博士と彼のチーム」と書かれていたことからレナードは…。一方、ハワードはみんなを呼んで夕食会を開くことにする。

レナードとシェルドンは一緒に執筆した論文についてカリフォルニア大学バークレー校で講義をすることになる。予定より早く到着しそうなので、シェルドンはルーカスフィルム本社のあるスカイウォーカーランチに寄りたいと言い出す。一方、ハワードたちはガレージセールのために、実家の家具の整理をしていたのだが…。

故ファインマン博士の家で開かれるシンポジウムに招待されず、ご機嫌斜めのシェルドン。見かねたエイミーは、シェルドンが子供の頃仲間外れにされてできなかったという砦づくりを提案する。一方、ペニーは自宅でウィル･ウィートンのポッドキャストに出演する。レナードも飛び入り参加で番組が進むが…。

NASAが取り組む惑星探査計画に使用するエイリアンへのメッセージとその運搬システムの設計案をラージが担当することに。シェルドン、ハワード、レナードに手伝いを頼むも、ラージは主張の強いシェルドンとハワードに嫌気がさし、自分の意見を尊重してくれるレナードを相棒に選ぶが…。

レナードは出身高校の卒業式で祝辞を述べることになる。しかし、悪天候で飛行機が飛ばず、キャンセルに。一方ラージは、買ったおもちゃのヘリコプターが動かず、シェルドンとハワードは修理にとりかかる。説明書を見ながらやってみるが、なかなかうまくいかず、ついにはヘリコプターを分解することに…。

レナードとシェルドンの表彰式のために、それぞれの母親がやってくることになり、性格の違う2人が仲良くできるかやきもきするシェルドンたち。心配した通り2人の母親は言い争いを始め…。一方、ハワードの実家では、下着姿でウロウロするハワードとスチュアートにバーナデッドがげんなりしていた。

アパートで過ごすデートの日に、シェルドンはエイミーにテレビドラマを見てもいいかと確認する。これに腹を立てたエイミーは…。ラージは、趣味が違いすぎるエミリーと別れるべきかハワードたちに相談する。ハワードとバーナデットは、スチュアートに家から出ていくように伝える決心をする。