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La famille Pines décide de redevenir normale en organisant une fête « Mystery Shack, le retour », mais des intrus s'invitent avec l'intention de la saboter.

Avec l'aide de Mousse, Mabel et Wendy, Dipper retrouve la cachette de l’auteur des journaux, mais ils ignorent que cette expédition ne sera pas sans danger.

Mabel est une championne de mini-golf et profite de l'absence de monstres pour faire un parcours et se détendre. En voulant battre Pacifica, sa pire ennemie, elle et Dipper trouvent une civilisation secrète leur permettant de truquer les matchs. Mais cela ne sera pas sans un (gros) inconvénient.

Mabel tombe amoureuse d'un marionnettiste et décide de monter un spectacle pour l'impressionner mais le nouvel amour de Mabel n'est pas le seul problème. Soos à réussi à réparer l'ordinateur du mystérieux créateur des 3 journaux et l'accès est interdit sans le mot de passe. Dipper, désespéré, demande l'aide à Bill Crypto qui accepte de l'aider en échange de son corps.

Soos trouve avec Dipper et Mabel un jeu pour aider le joueur à trouver l'amour mais Giffany, le seul personnage du jeu, se rapproche beaucoup trop de Soos et finit par tomber vraiment amoureuse de lui.

Stan essaie de vendre des objets de la boutique à un client égaré et pour cela, il lui raconte trois histoires, une sur chaque objet qu'il lui propose d'acheter.

Dipper, Mabel, Mousse, Wendy et le vieux McCroquette découvrent une société secrète à Gravity Falls se faisant appeler « La Société de l'Œil Immaculé ». Elle a pour but d'effacer tous les souvenirs des habitants de la ville ayant vu des choses paranormales afin qu'ils soient toujours heureux. Mais ce serait McCroquette qui serait à l'origine de leur folie…

Blendin Blandin est de retour pour se venger de Dipper et Mabel en les affrontant dans une série d'épreuves futuristes (Globnar) afin de les enfermer en prison jusqu'à la fin de leurs jours. Cependant, ceux-ci arrivent à s'échapper et retournent 10 ans dans le passé. Ils découvrent alors pourquoi Mousse déteste tant le jour de son anniversaire...

Depuis sa rupture avec Wendy, Robbie se montre plus déprimé chaque jour. Mabel décide de se mêler de ses affaires et de lui trouver une petite amie et le fait tomber amoureux de Tambry grâce à un philtre d'amour volé au « Dieu de l'amour », un chérubin reconverti en rock star. Cependant, elle ne se doutait pas que ce geste aura des conséquences plus graves que prévu.

Comme tout les ans la famille de Pacifica organise une grande fête réunissant toute les plus grandes célébrité au monde, mais la fête est troublé par un fantôme.

Alors que Stan est arrêté par le gouvernement, Dipper et Mabel commencent à se demander qui est vraiment oncle Stan. En faisant des recherches sur son identité, ils découvrent une énorme révélation…

Le portail a permis l'apparition d'un nouveau personnage : Stanford Pines, le vrai Stanford qui est aussi l'auteur des 3 journaux. Alors que les agents du gouvernement cherchent le passage secret menant à la cave où ils sont, Stanford et Stanley racontent leur histoire. Tous les plus grands mystères ont un commencement…

Dipper a enfin trouvé une personne qui veuille jouer avec lui et partage ses mêmes goûts sur le jeu « Donjons, donjons et plus de donjons » : son grand-oncle Ford.

Le maire centenaire de Gravity Falls est mort. De nouvelles élections ont lieu et Bud Gleeful, le père du P'tit Gidéon, a l'air d'être le seul à vouloir se présenter.

Mabel, Candy, Grenda et Wendy partent dans une quête magique à la recherche d'une licorne afin de récupérer quelques crins de sa crinière magique qui permettrait de créer une barrière protégeant le Mystery Shack de Bill.

Stan emmène Dipper, Mabel, Candy et Grenda dans un voyage dans tout l'Oregon pour pouvoir détruire tous les autres pièges à touristes qui font concurrence au sien.

L'ouverture du portail avait créé une fissure dans l'espace-temps interdimensionnel. Si Bill met la main dessus, cela lui permettrait de répandre son monde dans le nôtre.

Bill profite de la faille dimensionnelle pour assiéger Gravity Falls. Mabel s'est fait capturer dans une bulle d'imaginaire. De son côté, Dipper cherche dans toute la ville Wendy, Mabel, Mousse et Stan.

Mabel a été faite prisonnière dans une étrange bulle par Bill, mais alors que Dipper, Mousse et Wendy débarquent pour la sauver, elle prétend ne pas vouloir être sauvée.

Dipper, Mabel et Wendy retrouvent les autres survivants de Bizarrapocalypse. Retranchés dans le Mystery Shack, ils doivent se préparer pour la bataille finale contre Bill Cipher.