La serie sigue a dos hermanastros, Phineas y Ferb, que viven en compañía de su hermana Candace y sus padres. Ambos hermanos están insatisfechos con simplemente estar fuera de la escuela el verano entero, sin hacer nada más, por lo que se dedican a buscar una idea novedosa y excitante para disfrutar más las vacaciones. Su hermana Candace sabe de sus inusuales actividades y constantemente está tratando de llamar la atención de su madre al respecto, para que esta castigue a los niños. Estos, sin embargo, frecuentemente son cubiertos por una segunda línea de acción del programa, donde su ornitorrinco mascota llamado Perry resulta ser en realidad un agente secreto encubierto conocido simplemente como "Agente P". En su constante lucha por detener los malévolos planes del malvado Doctor Doofenshmirtz, toda traza de actividad inusal de los chicos es eliminada por mera coincidencia, antes de que Candace pueda mostrársela a su madre, por lo que siempre queda como un tonta ante ella.

Leonard y Sheldon son dos cerebros privilegiados que comparten piso. Aunque los dos, doctores en Física, son capaces de calcular las probabilidades de existencia de otros mundos, no saben cómo relacionarse con los demás, especialmente con las chicas. Penny, una vecina recién llegada, es el polo opuesto a los dos amigos, de modo que su llegada altera la tranquila vida sentimental de Leonard y el desorden obsesivo-compulsivo de Sheldon.