Comme ils l'ont décidé, Marshall et Lily essaient d'avoir un enfant, mais tout ne se passe pas comme ils l'ont prévu.

Ted, toujours professeur d'architecture, reprend sous l'impulsion de Barney, son ancien projet de dessiner le futur siège social de la Goliath National Bank. Le site choisi est celui d'un vieil immeuble, l'Arcadian, qu'une militante, Zoey, refuse de laisser abattre. Ted et Zoey vont alors entrer violemment en conflit, avant d'apprendre à se connaître et de sympathiser malgré le Capitaine, le mari de Zoey, personnage fantasque.

Robin, toujours présentatrice du journal du matin de Channel 12 et à peine remise de sa rupture avec Don, a une nouvelle présentatrice qui lui fait très rapidement de l'ombre. Elle finit donc par changer de poste et devenir pigiste sur World Wide News, la chaîne de ses rêves.

L'hiver approche et Lily n'est toujours pas enceinte. Ils commencent à se poser beaucoup de questions quand le père de Marshall meurt subitement d'un arrêt cardiaque. Marshall repart donc pour un temps dans le Minnesota, n'assistant pas au début de la liaison entre Ted et Zoey, qui divorce du Capitaine. De son côté, Barney fait la rencontre de Nora, une amie de Robin, pour qui il commence à avoir des sentiments mais refuse de s'engager pour conserver son mode de vie.

Le sort de l'Arcadian décide finalement de celui de la relation entre Ted et Zoey : le groupe d'amis fait tout pour que le rêve de Ted se réalise en manigançant pour que l'immeuble ne soit pas classé monument historique. Ted et Zoey rompent. Barney retrouve Norah et se dit qu'il a peut-être encore une chance avec elle.

Au fil de la saison, on voit quelques instants prenant place dans un mariage où Ted est le garçon d'honneur. La dernière image montre que le futur marié est Barney.

La saison reprend là où s'était arrêtée la précédente, c'est-à-dire par un flash-back du mariage de Barney Stinson. L'identité de la mariée concernée n'est, cependant, pas révélée, puisque la narration revient très vite en 2011.

Marshall et Lily connaissent de grands bouleversements dans leur vie de couple, avec la grossesse de Lily, le choix d'un prénom et la décision de savoir le *biiippp* de leur futur enfant. Robin, qui a réalisé qu'elle avait encore des sentiments pour Barney, s'applique à faire de son mieux pour supporter de le voir aux côtés de Nora, tout en entamant une relation sérieuse avec Kevin, son thérapeute. Après sa rupture avec Zoey, Ted se retrouve de nouveau comme le seul célibataire du groupe et repart à la recherche de sa future femme. Il recroise la route de certaines de ses anciennes conquêtes, mais sans succès. Barney et Robin couchent ensemble au détour d'une soirée, ils décident de rompre respectivement de Kevin et de Norah mais seul Barney à le courage de le faire. Robin reste donc avec Kevin et Barney reprend sa vie de célibataire jusqu'à ce qu'il tombe sur Quinn, une stripteaseuse avec qui il entamera une relation.
Lily accouche d'un petit garçon nommé Marvin (en hommage au défunt père de Marshall). Barney finit par demander Quinn en mariage (celle-ci accepte) et Ted recroise Victoria qui est sur le point de se marier.
Ted et Victoria prennent la fuite.

La fin de la saison repart sur le fameux mariage de Barney ou Ted est garçon d'honneur. La mariée est enfin révélée, il s'agit de Robin.