«Гравити Фолз» с первых серий затягивает в историю 12-летних близнецов Диппера и Мэйбл Пайнс. Они покидают солнечную Калифорнию, чтобы провести лето в тихом городке Гравити Фолз, штат Орегон, в компании своего двоюродного дедушки Стэнли Пайнса - харизматичного, авантюрного и слегка подозрительного старика. Стэн управляет «Хижиной Чудес» - магазином, где наивным туристам впаривают поддельные диковинки: от мумий, которые на поверку оказываются бутафорскими, до чучел русалок, склеенных из частей разных животных.
На первый взгляд Гравити Фолз - заурядный провинциальный городок, окружённый живописными, но мрачноватыми лесами. Однако всё меняется, когда Диппер, движимый жаждой приключений, находит в чаще загадочный дневник №3. Потрёпанный том испещрён записями о сверхъестественных существах, аномалиях и криптографических загадках, которые пронизывают саму суть этого места.
Дневник, чей автор остаётся неизвестным до ключевых эпизодов, становится для близнецов путеводной звездой. Он открывает им мир магии и опасностей, пробуждает в Диппере стремление быть героем, а в Мэйбл - желание привнести в мистический хаос искры радости и творчества. Их лето, начавшееся как обычные каникулы, превращается в захватывающую охоту за тайнами, которые меняют всё.