Shaun Murphy, un jeune chirurgien autiste savant, quitte sa paisible vie campagnarde pour intégrer l'unité de chirurgie d'un hôpital prestigieux. Esseulé et incapable d'établir des relations personnelles avec son entourage, Shaun se sert de ses extraordinaires talents médicaux pour sauver des vies et défier les sceptiques parmi ses collègues.