Os gêmeos Dipper e Mabel Pines, de 12 anos, moram na Califórnia, mas vão passar as férias de verão na cidadezinha de Gravity Falls, no Oregon, com seu excêntrico e ganancioso tio-avô Stan – ou Tivô Stan, como eles o chamam. Quando chegam à Cabana doMistério, negócio administrado pelo tio que corresponde a um museu farsante sobre esquisitices, os irmãos percebem que, apesar das trapaças de Stanley Pines, a cidade de Gravity Falls é, na verdade, bem estranha mesmo.