江戸時代にタイムスリップした医師の奮闘を描く。脳外科医・仁（大沢たかお）は、恋人の未来（中谷美紀）の手術を失敗してしまった過去から難しい手術を拒んでいた。ある日仁は、救急患者から胎児の形をした腫瘍を摘出。その後、患者は病院を抜け出す。追い掛けた仁は階段から落ち、目を覚ますとそこは幕末だった。
仁（大沢たかお）がタイムスリップした江戸の町でコレラがはやり始める。蘭方医の洪庵（武田鉄矢）は、仁のうわさを聞き、治療法を教えてほしいと願い出る。しかし仁は、歴史が変わることを恐れ、口をつぐんでいた。そんな中、仁が助けたタエ（戸田菜穂）の息子・喜市（伊澤柾樹）がコレラに感染してしまう。
仁（大沢たかお）の指揮の下、コレラ患者の治療が始まった。仁は咲（綾瀬はるか）や洪庵（武田鉄矢）らに、コレラによる脱水症状の対処法や点滴の使用法を教える。懸命な治療のかいあって喜市（伊澤柾樹）も回復。さらに、幕府によるコレラ対策の援助も決定する。そんな矢先、仁が突然嘔吐し、倒れてしまう。
江戸の暮らしにも慣れてきた仁（大沢たかお）は、洪庵（武田鉄矢）の紹介で、西洋医学所で講義をするように。ある日、仁は龍馬（内野聖陽）に連れられ吉原を訪れる。そこで、現代の恋人・未来（中谷美紀）とうり二つの花魁・野風（中谷美紀＝2役）に出会う。野風は仁に、重体の店の主人（六平直政）を助けてほしいと頼む。
仁（大沢たかお）は野風（中谷美紀）に連れられ、梅毒で苦しむ夕霧（高岡早紀）の元へ。だが、夕霧は手の施しようがない状態だった。仁は感染防止のため女郎たちの検診を申し出るが、治せないのなら診てもらっても仕方ないと猛反発される。そこで仁は、この時代にはなかった梅毒の特効薬・ペニシリンの精製を試みる。
仁（大沢たかお）は、西洋医学所を敵視する医学館の多紀（相島一之）に呼び出され、どこで医術を学んだのかと詰問される。そんな中、同席していた医学館の医師・福田（佐藤二朗）が倒れ、仁が手術を行うことに。佐分利（桐谷健太）の手助けで、手術は無事成功するが、その後佐分利に女郎殺害の疑いが掛かる。
医学所を辞めて橘家にこもった仁（大沢たかお）の元に、茶屋の娘・茜（橋本真実）が鍋の揚げ油をかぶり、顔に大やけどをしたとの知らせが入る。仁は皮膚移植を決断するが、手術後の感染症予防のためには大量のペニシリンが必要だった。仁は洪庵（武田鉄矢）に依頼。洪庵は代わりに手術を知人に見せてほしいと頼む。
仁（大沢たかお）は“仁友堂”という病院を開き、効力の強いペニシリンの精製に着手。だが、多額の金が必要となり、援助する濱口（石丸謙二郎）は難色を示す。そんな中、女郎・初音（水沢エレナ）が敗血症に。仁は強力なペニシリンが必要だと判断し、初音の元に通っていた歌舞伎役者・田之助（吉沢悠）に金を借りに行く。
仁（大沢たかお）は、火消しの親分・辰五郎（中村敦夫）と出会い、火事場で医者の度胸を見せることを約束する。その夜、街で火事が起こり、駆け付けた仁は、咲（綾瀬はるか）らとけが人の治療を始める。そこへ、気道にやけどをした辰五郎の子分・千吉が運ばれてくる。一方、野風（中谷美紀）は、身請けが決まってしまう。
身請け話を持ち掛けられた野風（中谷美紀）が、乳がんを患っていることが発覚。しかし、徐々に写真の中の恋人・未来（中谷美紀・2役）が消えていくことに危機感を感じた仁（大沢たかお）は、野風が身請けを受ければ未来は助かると考え、「何でもない」と診断してしまう。そんな仁の姿を見た咲（綾瀬はるか）は、仁に食って掛かる。
がけから落ちて姿を消した龍馬（内野聖陽）の捜索が始まった。しかし、龍馬の行方は分からず、勝（小日向文世）は龍馬抜きで海軍の整備を始めようと動きだす。それに対して仁（大沢たかお）は、このまま幕末を迎えることに焦りを感じる。一方、咲（綾瀬はるか）の縁談の話は進み、野風（中谷美紀）の身請けの日も近づいてくる。
南方仁（大沢たかお）が幕末の江戸時代に迷い込んでから、2年ほど経った。落ち込む橘咲（綾瀬はるか）の様子が気になり、咲の実家を訪ねた仁は、咲の兄・橘恭太郎（小出恵介）から、咲の母・栄（麻生祐未）が脚気（かっけ）であることを明かされる。何とかして栄を助けたいと考えた仁は、甘いものが好物だという栄のため、とあるお菓子をこしらえて脚気治療を行おうとする。
“脚気（かっけ）に効く菓子”として、南方仁（大沢たかお）の考案した安道名津（あんドーナツ）が江戸で評判となる。仁は、奥医師でもある西洋医学所の松本良順（奥田達士）から、脚気の疑いがある皇女和宮（黒川智花）に、安道名津を献上してほしいと頼まれる。あまりの光栄な出来事に、橘咲（綾瀬はるか）をはじめとする「仁友堂」の面々が大喜びする中、再び歴史を変えてしまうことに躊躇（ちゅうちょ）が生まれ、仁はひとり思い悩む。
南方仁（大沢たかお）と橘咲（綾瀬はるか）は、皇女和宮（黒川智花）に献上した安道名津（あんドーナツ）に毒を盛った疑いを掛けられる。捕えれた仁は、牢名主（宇梶剛士）とその手下たちから、執拗（しつよう）なまでの仕打ちを受けてしまう。“天の裁きが下ったのだ”と、仁はついに死を覚悟する。
ペニシリンの粉末化を模索している仁（大沢たかお）の元へ多紀（相島一之）がやって来る。川越藩主の妻・恵姫（緒川たまき）のコブを治療してほしいと言うのだが…。
薩摩藩預かりの身となった坂本龍馬（内野聖陽）は、仲間と共に「亀山社中」という海運商社を立ち上げる。さらに、同じく土佐の脱藩浪人で、長州藩の預かりとなっている中岡慎太郎（市川亀治郎）と出会い、意気投合。二人で長州と薩摩の和解を目指し、走り回っていた。ある日、ペニシリンの粉末化を模索している南方仁（大沢たかお）の元へ、多紀玄？（相島一之）がやって来る。
南方仁（大沢たかお）は、ペニシリンの普及のため長崎の精得館で講義をする。長崎まで来たのはペニシリンを広めるだけではなく、坂本龍馬（内野聖陽）に会い暗殺の事を伝えようと決心したためだった。だが、龍馬に会えず半ば諦めかけていたその時、突然仁の前に龍馬が現れる。ようやく龍馬に会うことが出来たと喜んだ仁であったが、そこで出会った龍馬は仁の知っている龍馬ではなかった。
南方仁（大沢たかお）は、坂本龍馬（内野聖陽）と気持ちがすれ違ったまま、長崎から江戸・仁友堂に戻る。一方で、龍馬に関する事を探るように上役（中原丈雄）から命じられた橘恭太郎（小出恵介）は、探りを入れるため、「仁友堂」を訪れていた。あらためて「龍馬暗殺」がいつだったか思い出そうとする仁だったが、正確に思い出せないでいたが、またしても頭痛が仁を襲う。
1867年秋、天皇に政権を戻すいわゆる「大政奉還」の実現に向け、坂本龍馬（内野聖陽）は日々ほんそうしていた。その一方で、南方仁（大沢たかお）はそんな龍馬のことを気にかけつつも、岩の転移を抱えながらの出産を控え、「仁友堂」に入院してきた野風（中谷美紀）の身体を心配していた。
坂本龍馬（内野聖陽）が歴史通りに斬られてしまう。寺田屋の女将・お登勢（室井滋）らに見守られる中、南方仁（大沢たかお）は橘咲（綾瀬はるか）と佐分利祐輔（桐谷健太）の手を借りて、坂本龍馬を救うための大手術に臨む。
体調が悪化するばかりの南方仁（大沢たかお）は、松本良順（奥田達士）から江戸が総攻撃にあった際の医学所への指図を頼まれる。仁は、自らに残された時間を意識し、持っている医学の知識を残さず「仁友堂」の医師たちに引き継ごうとしていた。
脳外科医が江戸幕末にタイムスリップ、そして巻き起こる壮大な人間ドラマ…新・日曜劇場「JINー仁ー」。 大沢たかお、中谷美紀、綾瀬はるか、小出恵介、内野聖陽…豪華俳優陣を迎えて送る超大作です。 この「JINー仁ー」の見どころ、そして熱気のこもった撮影現場の様子などを一足早くお届けします。
