La serie gira en torno a la vida de un gato azul llamado Gumball Watterson y sus frecuentes travesuras en la ficticia ciudad estadounidense de Elmore, acompañado por su hermano adoptivo y mejor amigo, Darwin. Otros miembros de la familia Watterson son: una conejita rosada e intelectual hermana menor, Anaís; un conejo holgazán como su padre, Richard; y su madre Nicole, una gata, quienes a menudo se ven involucrados en las aventuras de Gumball. Gumball y sus hermanos asisten a la escuela «Elmore Junior School» (Escuela primaria de Elmore), donde, a lo largo de la serie, interactúan con sus varios compañeros, principalmente con el interés amoroso de Gumball, Penny.
