O enredo da série de comédia animada contará ao espectador sobre dois gêmeos: o irmão Mabel Paynes e a irmã Diplera. Os personagens principais decidiram passar as férias de verão com seu tio Stan, na misteriosa cidade de Gravity Falls. Mabel e Diplera nem imaginam as aventuras perigosas e emocionantes que as aguardam em um futuro próximo. O tio das gêmeas trabalha em um dos museus mais misteriosos e assustadores. As crianças foram enviadas ao tio, a pedido urgente de seus pais, e não sabiam nada sobre o que seu parente, o tio Stan, faz. Nossos heróis vão a esse museu e descobrem muitos objetos diferentes que nunca tinham visto antes.
Nossos heróis da série animada entram na floresta, onde encontram pegadas de animais estranhos e, nessa floresta, fazem coisas muito estranhas. Em seguida, eles, juntamente com seu tio, vão para as montanhas, onde observarão os animais fabulosos e as coisas inexplicáveis que acontecerão por lá. Os gêmeos e o tio conversarão agradavelmente em volta da fogueira, tirarão fotos de tudo o que acontecer e tentarão descobrir qual é o segredo desse lugar.
