BMO est en chemin pour la planète Mars lorsqu'il s'écrase sur une mystérieuse station spatiale. En réalisant que cet étrange lieu est en danger, BMO s'improvise shérif.
La série suit les aventures de Finn et de son meilleur ami et frère adoptif Jake, un chien doté de pouvoirs magiques pour changer de forme et de taille à volonté. Finn et Jake vivent dans le pays post-apocalyptique d'Ooo, où ils interagissent avec les autres personnages principaux, la princesse Bubblegum, Marceline la reine des vampires et BMO.