A série foca no Dr. Shaun Murphy (Freddie Highmore, de Bates Motel), um jovem cirurgião com autismo e síndrome de Savant que se muda de uma vida tranquila no interior para se juntar à unidade cirúrgica de um hospital de prestígio. Sozinho no mundo e incapaz de se conectar pessoalmente com aqueles que o rodeiam, Shaun usa seus dons médicos extraordinários para conquistar seus colegas e salvar as vidas dos pacientes. A grande questão da série é colocar à prova se alguém que não tem a capacidade de se relacionar com outras pessoas realmente pode salvar vidas.