Третий сезон «Теории Большого взрыва» выходил на CBS с 21 сентября 2009 года по 24 мая 2010 года и включил 23 эпизода. Он показал более высокие рейтинги, чем два предыдущих сезона, собрав у экранов свыше 15 миллионов зрителей. Сюжет начинается спустя три месяца после событий второго сезона — с возвращения героев из экспедиции на Северный полюс. Именно в этом сезоне впервые появились будущие постоянные актрисы: Мелисса Раух (в роли Бернадетт Ростенковски) в эпизоде «The Creepy Candy Coating Corollary» и Майим Бялик (в роли доктора Эми Фарры Фаулер) в финальном эпизоде «The Lunar Excitation».
Кристина Барански была номинирована на премию «Эмми» как лучшая приглашённая актриса в комедийном сериале (62-я церемония) за эпизод «The Maternal Congruence». Джим Парсонс получил «Эмми» в категории «Лучший актёр в комедийном сериале» за эпизод «The Pants Alternative».