Диппер и Мэйбл, брат и сестра, приезжают в Гравити Фолз на летние каникулы и быстро понимают, что этот городок полон тайн и загадок. Здесь за каждым углом скрываются тайные знаки и странные существа, которые переворачивают их представление о мире с ног на голову. Короткие истории погружают зрителей в увлекательные моменты их необычного лета: то Диппер столкнётся с загадочным существом в лесу, то Мэйбл попытается приручить очередного милого монстра. Постепенно ребята начинают подозревать, что их дядя Стэн знает об этом месте больше, чем кажется. Какие секреты скрывает его лавка диковинок? И что на самом деле происходит в Гравити Фолз, когда опускается ночь?

Сюжет мультсериала вращается вокруг необычной семьи Смитов. Глава семьи — Стэн, агент ЦРУ и ярый республиканец, известный своим мужественным подбородком и безукоризненным костюмом. Стэн силён физически, но не отличается умом. Его жена Франсин — настоящая домохозяйка, которая балансирует между мудростью и наивностью и не знает своих биологических родителей. Их сын Стив сталкивается с трудностями в общении с девчонками, которые зачастую общаются с ним только под страхом папиного пистолета.

Дочь Хэйли — идеалистка и защитница природы, которая, несмотря на свои "хиппарские" наклонности, не спешит принимать образ жизни хиппи. Немецкий лыжник, превращённый в говорящую золотую рыбку Клаусса, мечется по дому в маленькой баночке, благодаря ЦРУ. Роджер — инопланетянин, спасший Стэна, теперь проживает с ними, отличаясь страстью к парикам и напиткам. Но что если эта семья скрывает нечто большее, чем кажется на первый взгляд?

Автоботы, уверенные в своём успехе, оставляют на Земле небольшой отряд под началом Оптимуса Прайма, надеясь, что опасность миновала. Но судьба всегда имеет свои планы. Через три года тишину нарушает возвращение Мегатрона, который, как назло, успел обзавестись мощным Тёмным Энергоном. И вот снова стальные гиганты вынуждены взяться за оружие, чтобы защитить планету. На этот раз к ним присоединяются земные подростки, которые уже стали частью команды. Вместе они готовы противостоять атаке десептиконов, но что же принесет им этот новый союз? Смогут ли они одолеть врага, когда прошлое начинает переплетаться с настоящим?