神经外科医生霍思邈(吴秀波 饰)因工作繁忙屡屡恋爱失败，但与科室同事美小护的情感发生着微妙的变化；刘晨曦(张嘉译 饰)以“仁心仁术”受到医生同行和患者的欢迎，他的女儿南南(张子枫 饰)却身患肾衰竭。神经外科里的故事一直在上演着，形形色色的病人，有人黯然离开、有人知恩图报，有人和解，有人纠结致死。刘晨曦坚守着自己的原则和道德，终感动了上天也得到了好报；霍思邈在经历了跟女演员荡气回肠的激情之后，渐渐明白了爱情的真谛，开始了与美小护的恋情。