Zwillingsgeschwister Dipper und Mabel Pines erleben ein unerwartetes Abenteuer, als sie ihren Sommer beim Großonkel in der geheimnisvollen Stadt Gravity Falls, Oregon, verbringen. Bei ihrer Ankunft will Dippers und Mabels geschäftstüchtiger Großonkel, auch bekannt als Gronkel Stan, die beiden Zwillinge sofort einspannen, um im Mystery Shack zu helfen, einer lustigen Touristenfalle, die naive Kunden abzockt. Auch wenn Dipper und Mabel schnell merken, dass das Mystery Shack selbst ein Schwindel ist, spüren sie, dass ihre neue Stadt etwas Seltsames verbirgt. Gemeinsam machen sie sich auf, die Geheimnisse von Gravity Falls zu enthüllen.