בפרק הבכורה, "שלום כיתה אסי", מוזמן אסי למשרדי סוכנות מעמול, שם הוא פוגש את סוכן ר'[א] אשר מבשר לו כי הוא התקבל לשירותי סוכנות ביון חשאית השומרת על ביטחון ישראל וכי במשך הימים הבאים יהיה עליו לעבור מבחנים ומשימות על מנת לבחון את כשירותו להפוך לסוכן מן המניין. בתחילה אסי מזלזל בכובד האחריות שהוטלה עליו אך בסוף הפרק הוא מתחיל באימונים במתחם הארגון יחד עם סוכן ג' והמתלמד הנוסף שהגיע, גדי[2][3].
בפרק האחרון בעונה, "להציל את מעמול", מגיעים אסי וגדי ליום האחרון שלהם בהכשרה של מעמול, סוכן ר' מתכוון למסור להם את משימתם האחרונה אך אז נאמר לו בקשר כי סוכנות האויב "פרֶעְצֵל", מתכננת לפרוץ למפקדת מעמול ולכן הוא מטיל על אסי וגדי לשמור על הדלת הפנימית של המשרדים. לאחר שהשניים נטשו את עמדת השמירה, סוכן "קוקו בחולם" אח של צו'צו מוסר לאסי כי לאחר שהסתנן לסוכנות פרעצל הוא גילה כי תוכניתם היא להסתנן למפקדת מעמול על ידי שטרודל מזויף שהם בנו בשם "שטרוּצל" אשר ישלח את שטרודל לחלל החיצון. בנוסף, הוא מזהיר את אסי כי ברגע ששטרוצל יחשוד כי חשפו אותו הוא יפוצץ את כל מעמול. לאחר שאסי הצליח לשכנע את גדי כי שטרודל מזויף הצליחו השניים להקפיא אותו ולשגרו לחלל החיצון. מיד לאחר מכן, חשף סוכן ר' בפניהם כי צ'וצ'ו אשר אותו הכירו בתור מנקה המקום הוא בעצם מפקד מעמול. בעקבות הצלחתם במשימה להגן על מעמול הכריז צ'וצ'ו על גדי ואסי כסוכני ב' ו-צ'[5].
אסי וגדי מגיעים לפגישת הסוכנים הראשונה שלהם, צ'וצ'ו מתכוון להציג לסוכנים את מכונת הזמן שפיתחו במעמול אך מגלה כי היא נגנבה על ידי סוכנות פרעצל. הוא מכריז על מצב חירום "סלסה חריפה"[ב] ומורה לאסי וגדי לשמור על המפקדה. לאחר שאסי, גדי ושטרודל גילו כי סוכנות פרעצל חיבלו בהיסטוריה של ארץ ישראל וגרמו לכך שהמנדט הבריטי נשאר בארץ ישראל הם משתמשים במכונת הזמן דור 1[ג] על מנת לחזור לעבר שם הם מגלים כי חבלן הזמן, הרובוט האישי של זומזום, התנקש בבנימין זאב הרצל ובכך הביא לסיומה של תנועת הציונות. אסי חוזר לתקופת צילום התמונה המפורסמת במרפסת מלון שלושת המלכים, מציל את הרצל מניסיון ההתנקשות ובכך מחזיר את ההווה למצבו הנוכחי[6].
במהלך הימים הבאים סיכלו אסי וגדי את מזימותיהם של זומזום וחבלן הזמן לחבל באירועים בהיסטוריה הציונית כגון תחיית הלשון העברית[7] וההעפלה. לאחר שאסי הציל את ספינת המעפילים ולוס מפיצוץ, הוא גילה בתוך שאריות הפצצה את סמל מעמול, מה שהובילו למסקנה כי חבלן הזמן הוא בעצם אדם מתוך מעמול[8].
לאחר שצ'וצ'ו הגיע לאותה מסקנה גם כן, הוא עצר את אסי וגדי כחלק מחיפושיו אחר הבוגד. צ'וצ'ו מסכסך בין אסי וגדי אך הם משלימים ומסכלים את ניסיונו של חבלן הזמן לפגוע בהקמת תנועת המרי העברי. מיד לאחר מכן, מודיעים צ'וצ'ו וסוכן ר' כי אסי מואשם בריגול לטובת האויב וכי הוא יועמד למשפט בבית הדין הצבאי של מעמול[9].
לאחר שחבלן הזמן גרם לאישור תוכנית אוגנדה, שחרר גדי את אסי ממעצר ויחד הם מנעו את הרעלתו של אלפרד דרייפוס וכך שינו את דעתו של הרצל לגבי התוכנית. לאחר ששטרודל הצליח לשפר את הצילומים ממצלמות האבטחה, התגלה כי גדי היה זה שגנב את מכונת הזמן[10]. אסי הופקד לשמור על גדי אך השתכנע לסמוך עליו שוב ויחד הם חזרו בזמן על מנת לעצור את חבלן הזמן מלחבל בפגישתו של הרב שמואל מוהליבר בה שיכנע את הברון רוטשילד לתמוך כלכלית במושבות היהודיות. פעם זו הייתה הראשונה בה הצליחו השניים לחדור למגע עם חבלן הזמן והופתעו לגלות כי פניו של חבלן הזמן דומות להפליא לפניו של גדי[11].
גדי מבחין כי ירושלים הפכה להיות תחת שליטת הירדנים, וסוכן ר' מודיע לאסי וגדי כי מחלקת המודיעין של מעמול יירטה מסר שהועבר בין סוכני פרעצל ולפיו הם טומנים לאסי וגדי מלכודת. גדי בתגובה מתחיל לחשוש אך אסי לעומתו מזלזל באיום. יחד הם חזרו בזמן לישיבת הממשלה בה הוחלט להורות על כיבוש ירושלים המזרחית, אך הופתעו לגלות כי הישיבה התנהלה כמתוכנן. הם גילו פצצה מנוטרלת שנפלה מקצרן הממשלה ועליה נכתב כי היא יוצרה במפקדת פרעצל בעתיד הרחוק. בעקבות כך, עוברים גדי ואסי למפקדת פרעצל בשנת 2100, שם ארב להם חבלן הזמן ויירט את שטרודל, דבר אשר גרם למנהרת הזמן להינעל ואסי וגדי נותרו תקעים במפקדת פרעצל יחד עם פצצת זמן שחבלן הזמן הטמין להם[12].
בעודם תקועים במפקדת פרעצל, פוגשים אסי וגדי את שטרוצל אשר טוען בפניהם כי הוא השתנה והבין את טעויותיו. בנוסף, הוא מציע כי הם ישתמשו במעבד שלו כדי להפעיל את שטרודל. הוא מפעיל כיבוי עצמי ובאמצעות המעבד שלו שטרודל אכן חזר לעבוד ומנהרת הזמן נפתחה מחדש. השלושה חוזרים למפקדת מעמול בהווה ושטרודל מגלה כי זכרונותיו של שטרוצל הועברו אליו יחד עם המעבד. הוא מגלה לשניים כי את מחברת הציונות שאסי השליך לרחוב בתחילת החופש הגדול, מצא זומזום ובגללה הוא ידע כיצד יש לפגע בהיסטוריה הציונית. בעקבות הגילוי, שאל אסי את מחברת הציונות מעופר, חברו לכיתה[ד], וכך הבינו אסי וגדי כי היעד הבא של חבלן הזמן הוא מבצע יהלום. יחד עם שטרודל הם הצילו את מוניר רדפא מהרעלה, דבר אשר גרם לצה"ל לנצח במלחמת ששת הימים והעיר ירושלים חזרה לשליטה ישראלית[13].
הפרק הבא במחברת הלימודים היה מבצע אופרה, ומתוך כך הבינו אסי וגדי כי יעדו הבא של חבלן הזמן יהיה לבטל את המבצע הצבאי מתוך משרדו של ראש הממשלהמנחם בגין. אסי וגדי החליטו להקדים תרופה למכה ולארוב לחבלן הזמן מבעוד מועד. בעוד שאסי התחבא מאחורי הכורסה, גדי הסתתר בארון הבגדים של בגין, שם חיכה לו החבלן הזמן בלבושו של גדי אף הוא והקפיא את גדי בעזרת טכנולוגיה של פרעצל. כשבא זומזום לבטל את מבצע אופרה, בעוד שגדי האמיתי נשאר קפוא בארון, התחזה חבלן הזמן לגדי ויחד עם אסי, תפסו השניים את זומזום ובאמצעות מכונת הזמן דור 2 הובילו אותו למפקדת מעמול.
כשהגיעו למפקדה, החלו צ'וצ'ו וסוכן ר' בחגיגות, ובזמן שאסי יצא לקנות חטיפים הוא לקח איתו את מכונת הזמן דור 2 והחביא אותה במקרר הארטיקים במכולת של מנשה. כשחזר למפקדה, הציע חבלן הזמן להרים כוסית לחיים ובזמן שידי כולם אחזו בכוסות מיץ הפטל כיוון אליהם אקדח והכריז: "לחיי פרעצל"[14].
לאחר שאזק את אסי, ר', וצ'וצ'ו, ניסה זומזום לפרוץ את הדלת הפנימית במפקדה ללא הצלחה. הוא מביע את רצונו לחזור בזמן ולגרום לכך שצ'וצ'ו לא יוולד וכך "נוהל החירום פרג" אשר המציא צ'וצ'ו לא יהיה קיים. כשגילה כי מכונת הזמן דור 2 איננה, הודו סוכן ר' וצ'וצ'ו כי אסי גנב אותה אך הגנו עליו בגופם בשעה שברח מהמפקדה. אסי מנסה להשתמש במכונת הזמן שהחביא במקרר אך מגלה כי היא קפואה. באין ברירה הוא הולך למוזיאון לזכר מנחם בגין שם הוא מוצא את גופו של גדי שהיה קפוא כל השנים האלה ומפשיר אותו בעזרת מכונת הפשרה של צ'וצ'ו.
אסי וגדי שהבינו כי הפעם חבלן הזמן פגע בטקס הכרזת העצמאות גילו כי אין באפשרותם לתקן זאת מכיוון שאין ברשותם מכונת זמן. לגדי עולה רעיון והוא מוביל את אסי למפקדת מעמול תוך כדי שהוא מכוון לעברו אקדח. הוא אומר לזומזום כי הוא חבלן הזמן האמיתי וכי האדם שלידו הוא גדי סוכן מעמול. בתור הוכחה נוספת הוא מעניק לזומזום את מכונת הזמן דור 2. לאחר שזומזום משמיד את חבלן הזמן האמיתי הם אוזקים את זומזום וממהרים לנטרל את הפצצה שהטמין חבלן הזמן בבית העצמאות, רגעים לפני הכרזת העצמאות.
אסי וגדי חוזרים בזמן לזמן שלפני גניבת מכונת הזמן ומשמידים אותה. בעקבות כך, צ'וצ'ו מפטר אותם ממעמול[15].
אחרי שאסי וגדי פוטרו ממעמול הם מקבלים הודעה מצ'וצ'ו על חזרתם לסוכנות מעמול בשל היעלמות המתכון לטוסטעמבה. לאחר שהם מוצאים את המתכון הם מגלים שסוכן ד' נחטף וזומזום ברח מכלאו. גדי הפעיל את "אזעקת הפיאסקו" בפעם ה-50, דבר שגורר ביקורת של פקיד הביטחון שומה ויצמן אשר מחליט לפטר את אסי וגדי. לאחר מכן אסי וגדי מתגנבים למפקדת מעמול במסווה של טכנאי מכונת זמן, חוזרים בזמן, ומצילים את פתח תקווה. לאחר מכן שומה מחליט לבצע 'הקפאה' כך שאי אפשר לפעול להצלת המדינה דרך מכונת הזמן. אסי וגדי מצליחים לנצח את ההקפאה בתחכום ומצילים את מדינת ישראל. לאחר מכן תל אביב מתחילה להיעלם, אסי וגדי רבים ולא מצליחים לשתף פעולה ושומה מחליט בגלל הפרעותיהם לשים להם צמידים שגורמים לכך שהם לא שומעים אחד את השני. כשהם רואים שאינם יכולים להסתדר כך הם משלימים, מגלים לאן צריך לחזור בעבר חוזרים ומצילים שוב את המדינה.לאחר שהם חוזרים שומה מגלה במהלך ספירת המלאי שנעלם עט מהציוד המשרדי של מעמול. אסי וגדי יודעים שהם לקחו את העט אך באופן מפתיע המפקד צו'צו מודה באשמה ומודח על ידי שומה מתפקידו כמפקד מעמול והופך להיות סוכן זוטר.
שומה מכתיר את עצמו למפקד מעמול ,וצו'צו מחליט לעזוב. בינתיים זומזום משבש את העבר ומעלים את פקיעין ואסי וגדי חוזרים לעבר ומצילים את פקיעין. כשהם חוזרים שומה מכריז על סגירת מעמול.הוא נועל את כל הגאגטים של מעמול על ידי בועות אלקטרו מגנטיות ובכך מונע מרייש, צו'צו,אסי וגדי את לפעול למען הצלת של המדינה.בינתיים חדרה, רחובות, עמק יזרעאל ועמק חפר נעלמות והם אינם יודעים כיצד לעצור זאת ללא המכשירים המתוחכמים. הם משתמשים בלית ברירה באינציקלופדיות של גדי כדי לגלות לאן צריך לחזור. הם מגלים לאן צריך לחזור מצליחים לפרוץ את הבועות האלקטרו מגנטיות שחסמו את מכונת הזמן, בעזרת מסת גופם ,חוזרים בזמן ,ומצילים שוב את המדינה . אך שומה השתלט לחלוטין על מעמול והופך אותה למפקדה שלו ומגרש משם את כל הסוכנים. הוא יוצר קשר עם זומזום וזומזום מגיע למפקדה.
בינתיים רייש וצו'צו מחליטים להתגנב למפקדה ולהתחבא. הם שומעים ממקום מחבואם את שומה וזומזום שמחים ביחד על ניצחונם ומבינים ששומה בעצם משתף פעולה עם זומזום.הם מחליטים לנסות להתנפל עליהם ולעצור אותם אך נכשלים ושומה וזומזום מכווצים אותם על ידי גאדג'ט לתוך כדור בדולח ולוקחים אותם למפקדת פרצל . אסי שראה את כל זאת ממהר לספר לגדי את מה שראה והוא וגדי מחליטים לפרוץ למפקדת פרצל. הם נכנסים לשם בשקט אך לפתע זומזום ושומה נכנסים והם נאלצים להתחבא. אסי מתעטש וכך הם מתגלים
לוקחים איתם את צו'צו ורייש ובורחים במהירות. הם משחררים על ידי גאדגט את צו'צו ורייש ומגלים מיד לאחר מכן שגוש עציון נעלמת. הם מצילים את גוש עציון. ולאחר מכן גם את טבריה.
שומה וזומזום מחליטים הפעם להעלים את ירושלים ובנוסף לעשות לאסי וגדי מלכודת היסטורית שבה אחד מהם ייכלא בעבר ולא יוכל לשוב.
אסי וגדי אכן חוזרים לעבר כדי להציל את ירושלים אך אסי נתקע בעבר ודמות היסטורית נחטפת על ידי זומזום להווה.
המפקד ד' מחליט להחליף את אסי כדי שאני יוכל לחזור ולעזור לגדי.
גדי בינתיים חודר למפקדת פרעצל כדי להחזיר את הדמות ההיסטורית שנחטפה ובכך להציל את ירושלים. זומזום בורח וגדי חוזר עם הדמות ההיסטורית לעבר ופוגש שם את אסי וסוכן ד'. ד' נשאר בעבר ואסי וגדי חוזרים להווה .ובכך מסתיימת העונה.
לאחר התפרצות מגפת הקורונה והגבלות הריחוק החברתי, השתלט זומזום על תוכנת זום אשר היוותה חלק מרכזי בתקשורת בין האנשים, כך שתמונתו תופיע על הצג והוא יכול להאזין לנאמר בה[16]. בעקבות כך, אסי, גדי ושטרודל יוצרים קשר עם סוכן ר' שנמצא בחופשה באמצעות המעמול-נט, רשת סודית החולשת על כל העולם[17] ומיד לאחר מכן, ראש ממשלת ישראל התחבר אף הוא למעמול- נט ומטיל על הארבעה לטפל בתקרית ההשתלטות על הזום[18].
זומזום צפה כי גדי ינסה לפרוץ למחשב שלו ולכן יצר מבעוד מועד משחק מחשב בתור דרך כניסה אשר בעצם היוותה מלכודת דרכה הצליח לפרוץ למעמול-נט[19].
אחרי שזומזום חיבל גם במשלוח החפצים דרך המעמול-נט וגרם לכך שכל העברות יגיעו אליו, אמר ר' לסוכן ד' אשר עבד בתור סוכן ל' בחנות מכולת לשלוח את החבילה אשר הייתה מיועדת אליו דרך המעמול-נט, החבילה פגעה בראשו של זומזום ועליה אותו, אך גדי חטף התקף אסתמה ולא יכל לפרוץ למחשב שלו. אסי בתגובה העביר מים במעמול-נט על מנת להעיר את גדי אך המים עברו למחשבו של זומזום והשביתו אותו. מיד לאחר מכן הודה ראש ממשלת ישראל לחמשת הסוכנים על פתרון המשבר המוצלח[20].
השחקן והתסריטאיאסי צובל, אשר מגלם את דמותו של אסי הילדאסי (אסי צובל) - נער בכיתה ח' אשר זומן לעבור הכשרה בסוכנות מעמול, אוהב להתבטל ולאכול ארטיק משמש אך ברוב הזמן נחוש ורציני. בעונה 1 היה יריבו של גדי אך החל מעונה 2 הפכו השניים לחברים טובים, תמיד מתבלבל בשמו של צ'וצ'ו וקורא את שמו עם חולם במקום שורוק בסוף העונה הראשונה סיים את הכשרתו והפך לסוכן מן המניין בתור סוכן צ'.
גדי (יוסף אלבלק) - נער בכיתה ח' אשר זומן גם הוא על מנת לעבור הכשרה במעמול, נער נבון מבין מאוד בתחום הגאדג'טים והמחשבים, לוקה באסתמה, לרוב חשדן ורציני אך לעיתים גם מגיע למצבים בו הוא צוחק. בעונה 1 היה יריבו של אסי אך החל מעונה 2 הפכו השניים לחברים טובים. בסוף העונה הראשונה, סיים את הכשרתו יחד עם אסי והפך לסוכן מן המניין בתור סוכן ב'.
צ'וּצ'וּ בשורוק/אביגדור (אלי חביב) - מפקד סוכנות מעמול, אוהב לאכול טוסט עם עמבה ולפצח פיצוחים יחד עם סוכן ר'. מרבה לתקן את אסי באמרו כי הגיית שמו נעשית בשורוק ולא בחולם. בעונה 1 הוא הוצג בתור המנקה של מעמול אך בעצם עקב אחרי אסי וגדי מקרוב, בסוף פרק 9 של עונה 1 הוא נחשף כמפקד מעמול, ומאז הוא וסוכן ר' אוהבים להתבטל ולזלול מכל הבא ליד. מוכר גם כסוכן א'.
סוכן ר'/מנשה (ינון שאזו) - סגנו הראשי של צ'וצ'ו וממלא מקומו. נוהג להרבות בסיפורים הרואים ממבצעים חשאיים אשר השתתף בהם בעבר. בעונה 1 היה מורה דרכם של אסי וגדי במהלך ההכשרה והיה רציני מאוד, אך מאז תחילת עונה 2 הפך לשטותניק ולחבר של אסי וגדי. אוהב מאוד מנה חמה, פופקורן וטוסט עמבה עם קטשופפיקנטי.
שטרוּדל (מדובב על ידי: נעמה קלינמן) - רחפן הבינה מלאכותית ומחשב העל של מעמול המנהל את ניקוד הצוערים וכל מיני תפקידים אחרים. מופיע כרחפן כדורי ממתכת הזוהרת בכחול, נוטה להתרגש יותר מדי.
סוכן ד'/דוד ורטהיימר (ינון שאזו) - המפקד העליון של מעמול. בן מאה והסוכן הוותיק ביותר בסוכנות. ותיק ומנוסה, חובש מגבעת לבנה עם סרט שחור ומשקפי שמש. בעל סיפורים רבים מהעבר, בפרק 10 בעונה 3 הוא נתקע בשנת 1850 במקום האריה שפרץ במקומו למכונת הזמן.בעונה 4 הוחזר להווה על ידי ק' ממחלקת הקומבינות
לרוב שמות הקוד לסוכנים בסוכנות מעמול הם שמות אותיות מהאלף-בית העברי. חוץ מהדמויות הראשיות (ר', צ', ב', ד' ו-ג') במהלך עונות הסדרה מוזכרים גם הסוכנים א', פ' (ממחלקת הפיתוח)[6], ק' (ממחלקת הקומבינות), ט', מ' ם', ו-ת'.
מעמול - סוכנות ביון חשאית האמונה על ביטחונה של מדינת ישראל. הסוכנות שייכת למשרד הביטחון ומפקדה הוא צ'וצ'ו בשורוק. בעונה 1 נאמר כי ראש ממשלת ישראל אינו יודע על קיומה, אך עם זאת, בעונות 3 ו-4 הוא נראה נותן פקודות לראשי מעמול. הארגון מצויד בציוד טכנולוגי מתקדם במיוחד כגון; רובהלייזר, מכונת זמן, אזיקים חשמליים[9], משתיק קול, מגלה מחשבות[10] ומכונה לייצור גאדג'טים. הארגון מורכב ממחלקות רבות כשחלקם לקוחים מהעולם המושגים הצבאי כגון מחלקת מודיעין[12], מחלקת פיתוח טכנולוגית[6] ובית דין צבאי[9], אך גם מחלקות זוטריות ואף ילדותיות כגון מחלקת קישוט. רבים ממסמכי הארגון מוגדרים כמידע מסווג ולכל חברי הארגון סיווג ביטחוני גבוה[13]. שמו של הארגון מורכב מראשי תיבות סודיים אשר לא התגלו.
פרעצל - סוכנות ביון חשאית בראשות זומזום אשר שמה לה למטרה לחבל במדינת ישראל[6]. בין חברי הארגון נמנים חבלן הזמן, שומה ושטרוצל.
רוגלך - סוכנות ביון המוזכרת פעמים רבות בסדרה ובאחד הפרקים כאשר חבלן הזמן שינה את ההיסטוריה אף משתלטת על חצי מישראל[9].
מצבי חירום - בסוכנות מעמול קיימים מספר סוגי מצבי חירום לפי נסיבות ורמות חומרה שונות. בין מצבי החירום הקיימים בסוכנות מעמול ניתן למנות את "קוד סגול מחוספס", "מצב חירום תמרים", "מצב חירום פרג"[15].
מכונת זמןדור 1 - מכונת הזמן הראשונה שפיתחו במעמול. על מנת לחזור לזמן באמצעותה יש להיכנס למנהרה הסודית מאחורי סמל הבוכנות במפקדת מעמול. המנהרה מלאה בחלונות המובילים לאירועים משמעותיים בהיסטוריה. על מנת להתנייד בין החלונות החלונות הרבים קיים במכונה זוג אופניים דו-מושביים אשר באמצעותם ניתן להגיע מחלון לחלון[6].
מכונת זמן דור 2 - מכונת הזמן השנייה שפיתחו במעמול ובמהלך העונה השנייה נגנבה בידי סוכנות פרעצל. המכונה היא בצורת כדור בדולח המונח על צג עם כפתורים שבאמצעותם מתבצעת בחירת התאריך הרצוי אליו תשגר המכונה את המשתמש[6].
העונה הראשונה יצאה בקיץ 2015 לקראת החופש הגדול. הפרק הראשון יצא ב-20 ביולי והוא היחיד אשר פורסם במלואו באתר יוטיוב בו גרף מעל לכ-160,000 צפיות[ה][2][21]. לאחריו, במתכונת שבועית, יצאו שמונת הפרקים הנוספים של העונה[4].
ב-23 במאי2017 הסתיימו צילומי העונה השלישית[28]. לפני שידור העונה השלישית יצא פרק מקדים[29]. העונה מנתה עשרה פרקים גם היא[30] ולאחר סיום שידורה יצא פרק פספוסים[31].
"הצופן של גדי" היא סדרת חידות לשוניות שפורסמו בערוץ מאיר לילדים החל מ-25 באוקטובר 2015. החידות נוסחו בתור מסרים מגדי, במהלכם הזדקק לעזרה בפתרון משמעותם של פתגמים וביטויים שונים בעברית[36].