九岁的小谢尔顿直接跳级高中，此时年纪尚幼的他虽然在功课上游刃有余，但在生活阅历和情商比起这些高中生还差了很多，除了看不惯同学们的奇装异服还各种挑剔老师在教学中出现的错误，闹得几个老师都觉得课上不下去。此时身为父亲的乔治，只能提前告诉他成人世界的道理，他深知虽然儿子是对的，但这个世界并不是人人都会遵守规则，也不是事事都会如人愿。小谢尔顿也在竭力调整自己，去图书馆看看有没有书籍里写到如何结交朋友，他开始尝试用书中的办法。小谢尔顿用自己的方式解决了很多问题，虽然有时候困难重重，但是依旧不能破坏自己所认为的原则，对待学习如此，对待家人也是如此。姥姥的感情生活也让小谢尔顿陷入迷惘，本剧结尾，约翰和康妮的事让小谢尔顿意识到所有的感情都必须要遵守相应的规则，一旦逾矩就不能算是真感情了。

小谢尔顿交了一个教授朋友，因此，他得到了在大学里旁听的机会。因为他是整个大学教室里最年轻最聪明的孩子，所以总是受到各种崇拜敬佩的眼光。但是，小谢尔顿碰到了一个和他一样聪明的女孩佩吉。佩吉比他小还比他聪明，教授很喜欢这个小女孩，原本对谢尔顿的关注度也转了一大部分在佩吉身上，这让谢尔顿感到很挫败。为了增进谢尔顿和佩吉的关系，教授让两个家庭找个时间交流一下，这个消息让妈妈玛丽很激动，因为她终于有机会和其他拥有神童的家庭交流心得了。小谢尔顿依旧在自己喜欢的领域探索，在本季的结尾，当诺贝尔物理学奖颁发给的物理学家不是他期盼的人选时，他深感自己就像中微子一样孤独，一辈子都是自己一人。这种沉痛的预言似的悲哀让他忍不住开始流泪哭泣。镜头一转，未来的好朋友的影像开始出现，未来总是会给你很多惊喜，一切皆有可能。小谢尔顿也注定不会是孤身一人。

高中毕业后，谢尔顿因为担心自己可能没有准备好上大学而精神崩溃。乔治试图说服谢尔顿他已经准备好上大学了，而玛丽似乎很高兴谢尔顿能继续读高中。谢尔顿担心他自己处理不了生活中的所有琐事可以照顾好自己。通过米西的劝导，谢尔顿克服内心的紧张和不安，最终成功的高中毕业，走向大学生活。谢尔顿在当地的火车博物馆找到了一份暑期工作，在暑期工作中又发生了许多令谢尔顿不理解的事情，毕竟他一直都没有什么社会经验。通过身边家人的帮助他最终明白了周遭发生了人情世故的事情。在大学生活里，谢尔顿依旧对学习上充满兴趣，总考虑着一些常人思考不到的问题，在学术研究上这是好事，但这也让他在大学生活中发生了许多趣事。此外，当米西开始进入女性的新阶段时，乔治和米西结下了不解之缘。

谢尔顿的大学生活依旧精彩纷呈，他常常夹在斯特吉斯教授和林克莱特教授的学术争辩之间，三人有着密切的科学交流。谢尔顿的家里又发生了一系列的变故，爸爸乔治和邻居布兰达来往更为密切了，尽管乔治一直在刻意地压制这种暧昧的气氛。而妈妈玛丽的教会来了一位神秘的罗伯牧师，他成为乔治和玛丽的矛盾之一。姥姥盘下了一间洗衣店，她的事业发展得非常顺利，也因此不得不和戴尔分手。高中辍学的小乔治替姥姥打工，他的销售天赋展露无遗。这期间发生了一个爆炸性的意外，小乔治在洗衣店认识的新女友曼蒂怀孕了，谢尔顿一家成为了小镇的八卦中心，玛丽更是因此丢掉了教会的工作。此外，谢尔顿利用哈格校长给他的单人宿舍而结识了很多同学，他的人缘逐渐好起来并且发生了很多趣事，与此同时也面临着一些新的挑战。

对于10岁的谢尔顿来说，在德克萨斯州东部长大并不容易。虽然脆弱敏感，但天赋异禀却不懂人情世故的小谢尔顿在尝试用自己的方式与世界打交道。他的父亲乔治虽然不是很了解自己的孩子，但还是尽力守护着自己的家人，在本季中他也获得了可以改变家人处境的机会。小谢尔顿的母亲玛丽一边无微不至照料着家人一边在找寻自己的社会角色，并结识了很多有趣的工作伙伴。而小谢尔顿生命中另一位重要的亲人米西，在机缘巧合中找到了自己的兴趣所在——打棒球，同时还加入了学校的棒球队。哥哥小乔治在一次次的尝试中发现了自己做生意的潜能并在业余时间打工中找到了自己的价值。而康妮祖母在和物理学教授斯特吉斯博士分手之后，结识了新的伴侣戴尔，但戴尔和康妮祖母的性格与观念差异过大，相处过程中也充满了磕磕碰碰。