Dipper und seine Zwillingsschwester Mabel reisen in den Sommerferien zu ihrem Onkel Stan Pipes. Stan lebt in der fiktiven Stadt „Gravity falls“ und unterhält die Touristenattraktion „Mystery Shack“, ein Kuriositätenmuseum. Die Zwillinge hatten auf einen gewöhnlichen Sommer gehofft, doch die kleine Stadt ist voller übernatürlicher Mysterien, die die Geschwister mithilfe einer kryptischen Zeitschrift, die sie im Wald gefunden hatten, beginnen zu enthüllen.