Главным героем сериала является Губка Боб Квадратные Штаны, в русском дубляже чаще всего называемый Спанч Бобом Сквэр Пэнтсом. Однако правильнее его было бы называть Спонжем, так как английская буква G никогда в транскрипции не передаётся звуком Ч, а также по аналогии с русским словом «Спонж». Он проживает в доме-ананасе, вместе с улиткой по кличке Гэри, которая по повадкам скорее напоминает домашнего кота. День рождения Губки Боба — 14 июля 1986 года. По соседству, под скалой обитает лучший друг Губки Боба — умственно-отсталая морская звезда по имени Патрик Стар. Другой сосед Губки Боба — самоуверенный эгоистичный кальмар Сквидвард Тентаклс, который живёт в доме-статуе с острова Пасхи и ненавидит обоих друзей за то, что те своими постоянными шутками и навязчивыми затеями не дают ему спокойной жизни. Губка Боб работает поваром в закусочной под названием Красти Крабс, управляемой помешанным на деньгах старым скрягой мистером Крабсом. Ещё одним важным героем сериала можно назвать ученого-исследователя белку-каратистку из Техаса Сэнди Чикс, из-за невозможности дышать под водой вынужденную постоянно носить водолазный скафандр. Главным антагонистом героев традиционно выступает микроскопический Шелдон Планктон, который при первой возможности пытается похитить из ресторана Красти Крабс секретную формулу приготовления крабсбургера, но, как правило, неудачно. Кроме основных персонажей в сериале присутствуют некоторые эпизодические, в числе которых Лобстер Ларри, Миссис Пафф, Летучий Голландец, Морской Супермен, Очкарик и др. Основное же население Бикини Боттом составляют всевозможные рыбы, выступающие чаще всего в качестве массовки. В основном, сюжетные линии строятся вокруг бесконечных попыток Планктона украсть формулу, безуспешных стараний Губки Боба получить права на вождение подводного катера, различных приключений Губки Боба и Патрика, в которые они попадают из-за своей глупости или наивности и пр.

Действие почти всех серий происходит в подводном городке Бикини Боттом (англ. «Bikini Bottom», игра слов: дословно переводится — «дно бикини», а по смыслу — «нижняя часть бикини», «трусы»), расположенном где-то на дне Тихого океана. Бикини Боттом похож на обычный человеческий город, здесь присутствуют спальный район, пригород, пляж, аэропорт, автобусное сообщение, парк развлечений, тюрьма и многое другое. Как однажды сказал Стивен Хилленберг, образ Бикини Боттом во многом был срисован с города Сиэтла, штат Вашингтон[3]. Примером тому служит серия «Последняя неделя перед зимней спячкой», в которой Губка Боб и Сэнди дерутся на вершине высокого сооружения под названием «Сиа Нидл», что является отсылкой к главной достопримечательности Сиэтла, башни «Спейс Нидл». Некоторое влияние на концепцию города также оказал любимый сериал Хилленберга «Спасатели Малибу».
Населяют Бикини-Боттом антропоморфные рыбы, киты, крабы, губки, кальмары, осьминоги, морские звёзды, омары и многие другие представители морской фауны. Некоторые из животных антропоморфными не являются — медузы, морские коньки, улитки, ламантины и черви относятся к менее развитым формам жизни. Улитки, например, в сериале ассоциируются с кошками, черви — с собаками. Первым земным животным, обосновавшимся в городе, является так называемый Чёрный Рыцарь, далёкий предок Сэнди. В современном Бикини-Боттом проживают два сухопутных создания: Сэнди Чикс и Крэйг Мэммальтон. В некоторых сериях можно увидеть жуков, птиц и людей.
История Бикини Боттом начинается с пермского периода, в серии первого сезона «СБ-129» Сквидвард перемещается в прошлое и встречает Примата Губки и Примата Патрика, являющихся первобытными предками главных героев. В период Средневековья Бикини-Боттом предстаёт в образе графства, управляемого Королём Крабсом, предком мистера Крабса. Графство подвергается атаке злого колдуна, Планктономора, предка Планктона. Когда средневековый шут по имени Сквидли, Губка Боб, Патрик, а также черный рыцарь Сэнди Чикс боролись с Планктономором, вылетел дракон на борьбу с этими персонажами (он был в союзе с Планктономором). Тогда Патрик внезапно захотел есть, Губка Боб достал крабсбургер и хотел угостить Патрика, но крабсбургер съел дракон-медуза, потом дракон сжег Планктономора, второй крабсбургер Спанч Боб отдал средневековому Крабсу, ему понравилось и тогда он сказал, почему бы их не продавать.
Про секретную формулу можно узнать в другой серии: раньше Планктон и Крабс были друзьями, но потом поссорились из за того, что Крабс был жадным, а Планктон хотел захватить мир, в итоге начали бороться за формулу и порвали. Восстановить листок с формулой из них никто не смог, но когда Планктон ушёл, хлопнув дверью, банки с полки упали в котёл (а Планктон не знал что было в банках), и таким образом получился рецепт «начинки» крабсбургеров. Крабс решил записать то, что попало в котел и таким образом он составил секретную формулу. В XIX столетии город представляет собой Дикий Запад, Дэд Ай Планктон (прообраз Планктона) пытается захватить и переименовать город, но ему мешает Губка Бак (прообраз Губки Боба).
В современной истории Бикини Боттом несколько раз подвергается полному уничтожению. Например, в серии «Сэнди, Губка Боб и червяк» поселение атакует аляскинский бычий червяк. Бикини Боттом (по инициативе Патрика) при этом перемещается в другое место, но червь всё равно его разрушает. В серии «Ворми» Губка Боб и Патрик остаются приглядывать за меленьким червяком Сэнди, что в итоге приводит к массовой панике и тотальным материальным потерям горожан. Как минимум два раза в поселении происходит ядерный взрыв — в сериях «Смертельный пирог» и «Тарелка Красти». В специальном эпизоде "What Ever Happened to SpongeBob?" становится известным точное число жителей Бикини Боттом — 538 (вместе со Спанч Бобом).
Культурные объекты поселения соответствуют обычным человеческим. Например, в городе есть кинотеатр «Риф (англ. «The Reef»)», который, правда, по итогам серии «Чем-то пахнет» оказывается разрушенным, его разьело «кислотное» дыхание Губки Боба и Патрика. Главная новостная газета города носит название «Бикини Таймс (англ. "Bikini Times")». Другая газета называется Bikini Bottom Inquirer, пародия на The National Enquirer. В Бикини-Боттом присутствуют некоторые музыкальные коллективы, например, Boys Who Cry — пародия на сингл «Boys Don’t Cry» группы The Cure, а также группа Stingray 5000, прообразом которой стали Powerman 5000.
Окружающая Бикини-Боттом география довольно богата, тут есть и обширные леса, и высокие горы, в окрестностях можно наблюдать всевозможные пещеры, реки, луга, рифы и безжизненные пустыри. По соседству располагаются города Каменная Бездна, Нью Келп, Басс Вегас и Заповедник «Щупальца».