داستان این انیمیشن در مورد خواهر و برادری دوقلو می باشد که برای گذراندن تعطیلات تابستانی به خانه عموی خود می روند. عموی آن ها موزه ای با نام Mystery Shack را راه اندازی کرده و در آن مشغول به کار می باشد. پس از مدت کوتاهی، این خواهر و برادر دوقلو متوجه می شوند که در شهر Gravity Falls اسرار بسیار زیادی وجود دارد و وقتی که آن ها کتابی را در جنگل پیدا می کنند، متوجه می شوند که زندگی روزمره آن ها دچار تغییراتی شده است و…