《小谢尔顿第二季》继续讲述了天才少年谢尔顿·库珀在德克萨斯州小镇的成长故事。谢尔顿虽然智力超群，但他在生活中却面临许多挑战，尤其是在与家人和同学的相处中。他的父母乔治和玛丽努力平衡对他的照顾和对其他孩子的关注，而他的双胞胎姐姐米西和哥哥小乔治则在各自的生活中寻找自己的位置。谢尔顿在学校里继续展示他的才华，但也常常因为自己的怪癖和对规则的热爱而陷入麻烦。与此同时，他与外婆的关系愈发亲密，外婆的智慧和支持帮助他更好地理解这个世界。这一季中，谢尔顿逐渐学会了如何在与他人相处中找到平衡，同时也开始意识到家庭的重要性。