2012年7月4日公布制作全新电视动画的消息，同年10月于东京电视台系列放送预定。原作者畑健二郎多次强调并非上一季的延续，而是基于其担当原案的全新故事，交由剧场版的制作公司负责。

被选为音乐会独奏的智乃，让理世对她进行特训，理世为了让智乃习惯在众人面前唱歌而举办了卡拉OK大会，与其说是智乃的练习，倒不如说是大家的狂欢。紧张的智乃能在当天好好的唱歌吗？

小谢尔顿交了一个教授朋友，他因此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，原本是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一样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