Близнецы Диппер и Мэйбл готовы к летним приключениям, но не ожидают, что их ждёт переезд в лесной городок Гравити Фолз, где живёт их двоюродный дедушка Стэн. Он управляет загадочной «Хижиной Чудес» — музеем, где вымысел выдаётся за реальность. По прибытии дети оказываются в мире обмана и театральных представлений, где каждое существо — фальшивка, созданная для туристов. Однако под слоем фальши таится нечто по-настоящему странное.
После того как Диппер находит древний дневник с предупреждениями и описаниями мистических явлений, граница между выдумкой и реальностью исчезает. Герои начинают замечать, что город полон необъяснимых тайн: невидимые существа, временные аномалии и загадочные силы окружают их повсюду. Каждое новое открытие приближает их к разгадке того, кто и зачем создал эту сеть загадок. Каникулы превращаются в захватывающее путешествие по миру, где всё возможно.