Los gemelos Diper y Mabel Pines son enviados a casa de su tío Stan en un pueblito de Oregon llamado Gravity Falls. Enclavado dentro del bosque, el viejo Stan tiene un negocio llamado la Cabaña del Misterio, en donde los chicos vivirán y trabajarán el resto de las vacaciones de verano. Aquel lugar es practicamente una trampa para turistas en el que se exhiben piezas y animales enigmáticos de la región, casi todos falsos. Aunque más tarde los chicos descubriran que en este lugar realmente viven critaturas muy extrañas, hechos que serán reforzados cuando Diper encuentra un libro en el que se describen varios hechos paranormales que alimentan su espíritu investigador. Pronto aparecerá el Pequeño Gideon, némesis del tío Stan, quien querrá quitarles la cabaña pero también aquel misterioso libro del que sospecha le puede dar poder ilimitado. Los Pines harán lo posible para que éste no llegue a manos equivocadas.
