Saison 1

Fraîchement diplômé en médecine, Shaun Murphy, un jeune et brillant chirurgien atteint du syndrome d'Asperger, fait ses débuts au St. Bonaventure, un prestigieux hôpital de San José. Livré à lui-même, malgré le soutien du Dr Glassman, son mentor, la nouvelle recrue éprouve des difficultés à s'intégrer dans l'équipe du Dr Melendez. Parvenant à mettre son génie au service des patients, le jeune prodige suscite vite de l'admiration chez certains de ses pairs. D'autres, en revanche, n'attendent qu'une erreur de sa part pour le mettre hors course. Et ses maladresses répétées dans ses relations avec les patients n'arrangent pas sa situation...

Saison 2

A la tête du conseil d'administration de l'hôpital St. Bonaventure depuis peu, l'ambitieux docteur Andrews met le pression sur le personnel médical pour soigner la réputation de l'établissement, en prodiguant des soins de qualité novateurs, susceptibles d'attirer de potentiels investisseurs. Melendez, de son côté, a fort à faire entre l'encadrement de son équipe et le bien-être des patients à assurer. Shaun a pour challenge cette année d'améliorer sa communication avec les patients. La tâche n'est pas facile lorsqu'on ne parvient pas à gérer ses émotions. Claire, au contraire bien trop à l'écoute des autres, va devoir s'affirmer davantage et mieux soutenir ses diagnotics.

Saison 3

Promue chef du service chirurgie, Audrey Lim prend de nouvelles dispositions. Sa nomination changera-t-elle sa relation avec le docteur Melendez ? Une compétition se met en place entre les résidents pour être le premier à décrocher sa première opération. Shaun découvre peu à peu la complexité des codes d'une relation amoureuse. Saura-t-il déjouer une à une les embûches pour gagner les faveurs de Carly ?