Jeune prodige de la chirurgie, Shaun Murphy est interne à l'hôpital Saint-Bonaventure de San José, en Californie. Son intégration est difficile car il est autiste. Son seul allié est le docteur Glassman, le directeur de l'établissement. Glassman 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. Jusqu'au jour où Shaun sauve un jeune garçon de manière héroïque...