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天才医生郑仁（张彬彬 饰）因要查探十八年前“冤案”的真相来到海城医院，与急诊科“咸鱼”主任苏云（代旭 饰）组成了一对“欢喜冤家”，在相互扶持间攻克了一个又一个疑难病症，开启了一段“爽、燃、酷、嗨”的医学之旅。在此期间，郑仁不仅揭开了当年事件的“残酷真相”，也同时与苏云、林渊、谢伊人等人组成了“连体分离术”攻坚小组，秉持着自己心中那一份白衣天使的初心，在反复的模拟训练和坚定不移的医学精神指引下，实现了拯救生命、治愈病患、温暖人心的医生理想。
海城医院的院长步若天发现自己得了胰头癌，邀请曾经的学生郑仁为自己做手术，然而，过于年轻的郑仁，无法被他的妻子苏离和副院长林格信任。苏离坚持让国外名医为步若天手术，哪怕郑仁直言术前检查有问题，依旧我行我素。手术中，名医发现术前影像果然出错，拒绝继续手术。危急时刻，郑仁迎难而上，完成了成功率只有1%的胰十二指肠联合切除术，用实力证明了自己。
医院保洁于云霞因肝癌复发再加上被丈夫抛弃想不开要跳楼，苏云找来常悦说服于云霞继续治疗，郑仁提出肝癌晚期介入栓塞术。郑仁希望苏离给于云霞减免手术费，被苏离拒绝，于是他决定自己为于云霞垫付费用，刷卡时发现金额不够，幸好谢伊人出现帮忙付款。
苏云拿着于云霞的片子去找郑仁，并告诉他自己有个虚拟手术室，可以进行术前模拟练习。两人在模拟室苦战一夜，第二天，手术如期开始，然而术中发生意外，找不到病变的供养动脉。所有人都劝他放弃，郑仁却始终坚持，最终在谢伊人的帮助下成功完成手术。高龄孕妇生下一对心脏相连的连体婴，心外科医生常悦为此向苏离申请做连体婴分离手术。
苏云和郑仁两人联手，最终说服了苏离接收这对患儿，苏离趁机提出自己的要求，第一，她将对医院进行一系列改革，第二，她要推出“明星医生”的计划，并把郑仁选为人选。郑仁去看望术后的步若天，步若天声称他跟自己的朋友很像，但当郑仁追问那位朋友的具体事情时，步若天却只说自己跟老师都对不起那位朋友，郑仁开始怀疑陈妙和步若天的老师潘石海。
彭彭将妈妈送到海城急诊，经过一番研究，郑仁断定她得的是腹茧症。听闻她老公是国内最专业的医生交互平台杏林园的CEO彭佳后，苏离决定将患者转院。彭彭的哭声唤醒了苏离心中柔软的情感，让她改变了主意，同意冒险手术。虽然手术过程磕磕绊绊凶险万分，最终还是成功了，谁知术后彭佳匆匆赶到形似癫狂，经过苏云和郑仁的检查，发现他得了急性肾衰，然而不找到病因，未来很可能还会再犯。
林格等在手术室外，回想自己的经历，意识到自己已过巅峰期。苏离发现麻醉医生贺前与医疗代表来往，收受贿赂，决定将他开除。林格出面反对，表示如果开除贺前，他也要走，两人彻底撕破脸。潘石海在家突然呕血，被送来急救，苏云找来郑仁，郑仁得知患者是潘石海后，内心迟疑。目前找到的证据都显示潘石海陷害了陈妙，他不想救自己的仇人。一番纠结后，郑仁要求苏云跟自己一起手术。
林格和苏离的谈判席上，双方僵持不下之际，苏云请来救兵潘石海。潘石海从中调停，并告诫众人只有医术+医德+医患，才是好医院。一番话令林格羞愧不已，不得不低头认错。苏离等人和郑仁开诚布公，郑仁索性直接问潘石海当初是不是他让陈妙背锅，逼陈妙自杀。潘石海羞愧难言，苏离替他道出真相。
郑仁无法接受这样的真相，拒绝了步若天把陈妙的股份归还给他的提议，递交了辞职信，离开海城。一名患者自称得了肝癌，求挂郑仁的号，向谢伊人打听消息，谢伊人认出此人就是当年悲剧的始作俑者大黄牙。苏云看过大黄牙的片子后，发现不是肝癌而是肝包虫病，他意识到这是一个让郑仁做出选择，回归海城的机会，便带着病例去找郑仁。谢伊人找到郑仁，告诉他自己就是当年陈妙先救的那个小女孩。
危急时刻，郑仁终于出现，宣布为大黄牙手术。郑仁在手术中果然遇到难题，无法解决之际，林格出现，用他丰富的经验帮助郑仁一起完成了这台高难度手术。郑仁梦见陈妙出现，对他说“你做得很好”，他的心结被彻底打开，而此事也让他意识到解决医患矛盾非常重要。为此，他想要直播手术，去找彭佳咨询，见到了大老板谢宁。谢宁表示投资手术直播没问题，但需要一个噱头十足的手术，让郑仁回去好好考虑。
双胞胎兄弟被送来医院，哥哥重度烧伤，弟弟双肾破裂。郑仁了解到兄弟两家境十分困难，一番研究后提出一个相对省钱的方案，哥哥给弟弟捐一个肾，弟弟给哥哥植皮。然而即便如此，手术费用家属也无法承担，而且危险系数直线上升。正在一筹莫展之际，一个名叫林渊的女医生出现，表示自己能保住弟弟的一个肾。原来，苏离需要用郑仁抗衡林格等人，但又觉得郑仁不好控制，便从美国挖了天才女医生林渊来。
长风耗材的医疗代表来找林渊，林格想要规劝女儿，却遭到林渊的更大逆反，不欢而散。林渊独自吃面时遇到突然晕阙的外卖小哥，送到医院急救发现他也腹泻，但这一次的病症却很奇怪，苏云和林渊继续比赛，看谁先发现病因。林渊通宵达旦研究病症，终于发现是m-w综合症，结果苏云比她早想一步，正要安排外卖小哥手术时，小哥却因为没钱而偷偷离开。
男友坚持带女孩来医院看病，苏云和郑仁查证后发现女孩得的是梦食症，是一种因为减肥过度饥饿而梦游吃生肉的疾病。集体事件爆发，数百名钢厂工人呕吐不止，海城医院再次卷入紧张营救中。然而这一次，在苏离的带领下，郑仁团队也经过这次突如其来的大考验，得到了磨合进步，建立起初步的信任和默契。林渊也亲眼目睹了父亲的辛苦，内心有所触动。俩人隔着一扇门，林格向林渊道歉，直言她是个很棒的医生。
中毒工人的家属们也纷纷出现呕吐反应，然而各项检查又全都无恙，令医生们束手无策，市领导请了保健组专家前来坐镇。为了避免传染，苏离指挥将患者们全部移到急诊大楼内统一治疗和管理，为了查明病因，苏云跟常悦前往工人家属们的住处查证。苏离突发心脏疼，郑仁怀疑她是心梗，安排她进了手术室。专家们来到海城，依旧查不出病因，郑仁怀疑是群体性癔症，却拿不出证据。
来自北达的介入科孔主任向郑仁苏云发出邀约，邀请他们前去帝都，参加前列腺介入研讨会。郑仁和苏云对此不感兴趣，苏离却表示他们会去，苏云追问原由，得知海城现金出现问题，投资人表示如果攻克这个手术，愿意投资。郑仁等来到北达医院，遇到孔主任的得意门生金耀武，对苏云一番冷嘲热讽。苏云找来曾经的学弟方林吃饭，从方林口中得知要先做肝晚介入手术，做得最好的人才有资格做前列腺介入栓塞术。
白礼和常悦交代如果下不来手术台，麻烦把床前饭盒交给城南小学李红。秦立人发现给自己手术的不是郑仁而是苏云，挣扎时导丝戳破血管。孔主任要求金耀武救场，苏云气得老毛病又犯了，手抖。此时，郑仁来到，成功完成手术，而苏云也打开心房，告诉郑仁自己的手是因为亲眼目睹恩师出事而得了ptsd。因为在肝晚中的出色表现，郑仁被选为做前列腺手术，金耀武为此十分痛苦，孔主任告诫他未来的路还很长。
鲁道夫手术的成功，对北达造成了沉重的打击。北达会议上，大家垂头丧气地决定放弃这次研讨。郑仁他认为鲁道夫的手术并不完美，而且用特殊导丝的成功没有意义，他坚持用国产导丝继续手术。秦立人听闻鲁道夫率先完成手术，当即向苏离施压，要求开除郑仁和苏云。林娇娇早晨打了一针玻尿酸，结果视力下降右眼几近失明，她选了金耀武为自己手术，但是溶栓溶不开大分子玻尿酸，部分玻尿酸进入眼动脉。郑仁建议用粗导管，金耀武不成，苏云接手，最终成功让林娇娇恢复了视力。
鲁道夫手术后的患者出现一系列后遗症，验证了他的手术果然不够完美，患者决定回北达再次手术。郑仁和金耀武再次PK，郑仁和苏云配合顺着微导管进入患者旁观上动脉分支处，用略粗导丝强行开通动脉。李主任感叹年轻人胆子大，二人利用神经科微导管梳理开通没有损伤的微小动脉。然后造影，栓塞。二人还在继续，超选肾动脉。手术最终成功，前列腺坏死水肿急性期过后，就可以拔尿管。
连体婴病房外，郑仁邀请常悦加入团队，常悦欣然同意。郑仁再去邀请苏云，苏云被他的真诚邀请打动，正感动时，郑仁交给他一个任务，邀请贺前加入。没想到贺前嫌弃没钱挣，拒绝了他们。林渊告诉郑仁和苏云，有位孕妇产检发现孩子可能先天性主动脉瓣狭窄，但孕妇不同意引产。听说可以宫内介入手术后，孕妇毅然选择这款难度极高、成功只有10%的手术。苏云和郑仁进行了虚拟练习后，用数据说服了苏离，但手术风险过大，一定要家属同意。苏离亲自前往病房，说服了孕妇丈夫，最终同意手术。
鲁道夫极力邀请郑仁前往德国，反被苏云套路，让他留在海城一起帮忙连体婴分离术。苏云去广场散心，偶遇女主播任灵直播极限挑战，跑到最大的喷泉处，喷泉突然喷发，任灵受到重伤。手术中，贺前心神不宁插管失误，险些造成任灵死亡。幸亏郑仁及时补救，然而全肠道受损，虽然手术成功，也得一辈子依靠体外输液活着。常悦联系上患者家属，来了一个未成年少女，自称是任灵的妹妹，名叫任秀，苏云见到任秀，发现她竟是名戈谢氏患者。
苏云邀请郑仁去看流星雨，开诚布公地谈了谈。郑仁最终表示自己可以暂时不直播，直到苏云准备好。任灵的引流量依旧很大，鲁道夫提出可能是麻醉事故的缘故。医务处向贺前追责，贺前得知自己要被停职一年，痛苦不已地向苏云和郑仁讲述自己的努力辛苦打拼。郑仁向其他麻醉师咨询，发现引流过量只是暂时的，最终能够恢复。任灵苏醒，得知自己的病症后，失去了求生意志，为了让她振作，常悦认为需要先解决任秀的戈谢氏病症。
