Jeune prodige de la chirurgie, Shaun Murphy est interne à l’hôpital Saint-Bonaventure de San José, en Californie. Pourtant, son intégration est difficile car il est atteint d'autisme. Il a également vécu une enfance difficile et a perdu son petit frère dans un terrible accident. Son seul allié est le docteur Glassman, directeur de l’hôpital et président du conseil d’administration. Ce dernier tente de convaincre ses collègues que Shaun a sa place au sein du corps médical. Mais nombreux sont ceux qui s’opposent à cette décision : le docteur Andrews, chef du service de chirurgie, le docteur Melendez, qui ne veut pas de Shaun dans son équipe… Après avoir sauvé un jeune garçon de façon héroïque, Shaun parvient à convaincre le conseil d’administration de l’accepter au sein de l'établissement. On fait également connaissance avec deux autres internes : Claire et Jared. Ils ont une aventure, mais Claire ne veut pas que les sentiments viennent compliquer les choses.