Sheldon i Leonard na klatce schodowej spotykają Penny, która wprowadziła się do mieszkania znajdującego się naprzeciwko ich lokum. Po wymianie uprzejmości zapraszają nową sąsiadkę na lunch. Penny wkrótce poznaje również Rajesha Koothrappaliego i Howarda Wolowitza. Leonard zauracza się Penny, a w ostatnim odcinku pierwszej serii umawiają się na randkę. W trzecim sezonie do fabuły dołączyły Bernadette Maryann Rostenkowski i Amy Farrah Fowler, które zaprzyjaźniły się z Penny oraz weszły w związki: Bernadette z Howardem, a Amy z Sheldonem. Oś serialu tworzy rozwój relacji przyjacielskiej między Sheldonem a Penny.
Produkcja Chuck Lorre zaczął myśleć o stworzeniu nowego serialu po sukcesie swojej produkcji Dwóch i pół dla stacji CBS. Wraz z Billem Pradym początkowo umieścili w fabule dwóch nieprzystosowanych społecznie fizykach teoretycznych i ich sąsiadce, która przyjeżdża do Los Angeles, by „znaleźć swoje miejsce na świecie”. Serial nosił roboczy tytuł „Lenny, Penny and Kenny” (od imion głównych bohaterów), później został zmieniony na „Big Bang Theory”, którym twórcy nawiązali do teorii Wielkiego Wybuchu. Imiona dwóch głównych bohaterów zainspirowane były imieniem i nazwiskiem producenta telewizyjnego Sheldona Leonarda.