韓国大病院の麻酔科科長、オ・ウニの脳に腫瘍が発見される。
病院長就任を控えたウニは「どんな神経の損傷も許さない」と宣言し、脳外科科長の夫チャ・テジンに意識のある状態で腫瘍を摘出する“覚醒下手術”をしてほしいと要求する。

研修医のヨウクはそんな母を心配するが、ウニの決心は固い。
愛人のイジュンと共謀し、手術中にウニの言語中枢を傷つけようとしていたテジンは、急きょ計画の変更を迫られる。
やがて多くの医師たちが不安げに見守る中、手術は無事に成功。
ところが、目を覚ましたウニは、人の顔を識別することができない“相貌失認”を患っていた…。

同じ頃、ウニの昔の恋人である脳外科医、ミン・ソンジュンがアメリカから一時帰国する。ウニから衝撃的な告白を聞かされたソンジュンは韓国大病院に戻り、テジンと戦う決意をするのだった。
一方、地方医大出身のイ・ヘジョは、紆余曲折の末、憧れだった韓国大病院の脳外科にレジデントとして入局することに。

同じく脳外科を専攻したヨウクは、明るくひたむきなヘジョに惹かれていくが、彼女の心の中にはチーフ・レジデントのウニョンがいた。
しかし、愛を信じられないウニョンは、ヘジョを気にかけつつも突き放した態度を取る。すれ違う想いを抱えた3人の若手医師たちは、やがて大きな闇に立ち向かうことになる…。

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