“女帝”と名高い脳神経外科医の深山瑤子 (天海祐希) が、部長の今出川 (三浦友和) から押し付けられたのは3人のクセ者ドクターのまとめ役。世界的名医だが女癖の悪さで有名な黒岩 (椎名桔平)、オペが好きな西郡 (永山絢斗)、そして新人専門研修医の幸子 (広瀬アリス)。そんな中、深山は黒岩がオペを担当する脳腫瘍患者の妻･みどり (堀内敬子) から急遽オペの中止を頼まれる…。一体なぜ?
「女は脳外に向いていない」と公言する黒岩 (椎名桔平)、自信家だが実力のない幸子 (広瀬アリス)、さらには黒岩にライバル心剥き出しの西郡 (永山絢斗) と、足並みの揃わない医師達に手を焼く深山 (天海祐希)。そんな中、深山の診察した患者が、脳外科の医師につきまとわれ困っていると相談に来る。ストーカー医師とは誰なのか? 調査し始める幸子だった。一方で深山は患者の不可解な言動に違和感を抱き…。
突然転がり込んできた実の娘･真実 (桜田ひより) に戸惑う深山 (天海祐希)、自分の子供だという小学生を押し付けられた黒岩 (椎名桔平)、バーのマスター･来島 (古川雄大) への恋心を隠せない幸子 (広瀬アリス) と、脳外科のドクターたちのプライベートは前途多難。そんな中、連日長時間のオペを志願している西郡 (永山絢斗) の様子に、何か隠しているのではないかと問い詰める深山だが、突然やってきた刑事から“殺人容疑”で連行されそうになる。通報者は「深山のオペで殺された」と主張していて…
身元不明で搬送された患者･喜和子 (中尾ミエ) の事を何やら知っている様子の西郡 (永山絢斗)。深山 (天海祐希) は、2年前西郡の手術が原因で喜和子が記憶をなくした事を知る。そんな中、3分しか記憶がもたない内田正と親友･山口清が病院を訪れる。彼を親身に世話する清だが、本当の目的は「殺意」だった…。記憶をなくした患者とその周りの人間関係が渦巻く中、深山は脳に刻まれた患者の『真の想い』を読み解いていく…。
黒岩 (椎名桔平) の才能に自信をなくした西郡 (永山絢斗) と、恋に心を乱され仕事に集中できない幸子 (広瀬アリス)。深山 (天海祐希) は二人を気にかけるが…。そんな中、聴神経腫瘍が見つかった天才的ピアニスト･景浦 (柿澤勇人) の難しいオペを西郡が担当する事に。プレッシャーを感じつつも努力を重ねる西郡の所に、自身の才能に絶望したピアノ講師･麻理恵 (大西礼芳) が診察に来る。そして二人は、距離を縮めていき…。
自分の幻、“ドッペルゲンガー”が見えると診察にきた大澤 (山本浩司) は、10年前に深山 (天海祐希) から脳外科をクビにされた医者だった。“幻の自分”からの悪魔のような囁きにけしかけられ、さらに深山が自分を避けていると感じた大澤は、復讐を決意する。そして、大澤はメスを手に深山達とエレベーターに立てこもるのだった! 閉ざされたエレベーターの中、深山は急変した患者の命をかけた緊急オペを迫られる!
階段から転落し後頭部を強打したエステサロン実業家･滝野祥子 (原沙知絵) を担当する事になった深山 (天海祐希)。祥子の病室には常に二人の男性･池谷 (木村了) と西川 (夙川アトム) の姿があった。そんな中、深山は、祥子から「人の顔が認識できない」と打ち明けられる。さらに、祥子はある事がきっかけで記憶がフラッシュバックし“自分は誰かに突き落とされた”ことを思い出すのだった! 顔が見えない犯人が祥子に忍び寄る。
脳出血が原因で自分の麻痺した腕を他人の腕と思い込む、いわゆる“エイリアンハンド”と診断された患者･前川 (金田明夫) を担当する事になった幸子 (広瀬アリス)。前川はさらに、自分の左腕を擬人化し“愛する若い女性”だと思い込んでいた。一刻も早く手術の同意を得なくては危険な状態の中、妻･純子 (原日出子) は夫の態度に怒り、同意書へのサインを拒絶するのだった! 深山 (天海祐希) を頼ろうとする幸子だったが―。
今出川 (三浦友和) が、東都総合病院に黒岩 (椎名桔平) と西郡 (永山絢斗) を呼び入れたのは、脳腫瘍を患う妻･里美 (有森也実) に最高の医療を受けさせるためだったことが発覚する! 妻の治療のために全てを捨てる覚悟の今出川から、深山 (天海祐希) は脳外部長の後任を託されるが…。そんな中、解体工事中の現場で頭に鉄筋が刺さった少年が緊急搬送される。絶体絶命の事態に深山と西郡が緊迫のオペに挑む!
大事故から奇跡的な回復を見せる中学生･徹 (田中奏生) は、心配する母･良美 (鈴木杏) のことを“お母さんを乗っ取った宇宙人”だと言い出す! 深山 (天海祐希) は脳出血の危険が迫る徹の再手術を決断するが、オペを前に突然容態が急変する…!! さらに、今出川 (三浦友和) の妻･里美 (有森也実) を助ける為、深山、黒岩 (椎名桔平)、西郡 (永山絢斗) ら、トップナイフの技術を結集し、最難関のオペに挑む!
今度の患者は、各地でトラブルを巻き起こしている宗教団体の教祖･大和田 (小宮浩信)。教祖の代弁者である団体No.2の立川 (映美くらら) があれこれ無理難題を看護師の犬飼剛 (福士誠治) や小沢真凛 (森田望智) に押し付ける。そんな中、大和田の手術は深山瑤子 (天海祐希) と黒岩健吾 (椎名桔平)、西郡琢磨 (永山絢斗) が請け負うことなるが、手術当日、またしても病院全体を巻き込む事件が発生する…!?
【最終話】宗教団体の教祖･大和田 (小宮浩信) の手術当日、教団No.2の立川 (映美くらら) の策略により、手術を担当する深山 (天海祐希) と黒岩 (椎名桔平)、西郡 (永山絢斗) が倒れてしまう。さらに、脳外病棟は大和田の手術を成功させたい国立 (成河) や猟銃を持った信者たちによって封鎖されてしまい、病院内は緊急事態に陥る。国立たちが立てこもってしまっているため、既に手術室にいた小机 (広瀬アリス)、看護師である犬飼剛 (福士誠治) と小沢真凛 (森田望智) さらに、まさかのBarカサブランカのマスターである来島達也 (古川雄大) までもが手術を代行せざるを得ない状況に追い込まれてしまうが…!?
