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Fraîchement diplômé en médecine, Shaun Murphy, un jeune et brillant chirurgien atteint du syndrome d'Asperger, fait ses débuts au St. Bonaventure, un prestigieux hôpital de San José. Livré à lui-même, malgré le soutien du Dr Glassman, son mentor, la nouvelle recrue éprouve des difficultés à s'intégrer dans l'équipe du Dr Melendez. Parvenant à mettre son génie au service des patients, le jeune prodige suscite vite de l'admiration chez certains de ses pairs. D'autres, en revanche, n'attendent qu'une erreur de sa part pour le mettre hors course. Et ses maladresses répétées dans ses relations avec les patients n'arrangent pas sa situation...
A la tête du conseil d'administration de l'hôpital St. Bonaventure depuis peu, l'ambitieux docteur Andrews met le pression sur le personnel médical pour soigner la réputation de l'établissement, en prodiguant des soins de qualité novateurs, susceptibles d'attirer de potentiels investisseurs. Melendez, de son côté, a fort à faire entre l'encadrement de son équipe et le bien-être des patients à assurer. Shaun a pour challenge cette année d'améliorer sa communication avec les patients. La tâche n'est pas facile lorsqu'on ne parvient pas à gérer ses émotions. Claire, au contraire bien trop à l'écoute des autres, va devoir s'affirmer davantage et mieux soutenir ses diagnostics. Atteint d'un cancer, le docteur Glassman est confronté à sa solitude et à la mort. Shaun saura-t-il lui apporter le soutien nécessaire pour traverser cette douloureuse épreuve ?
Shaun Murphy a passé beaucoup de temps à soigner Glassman, atteint d'un cancer. Il a pour cela pris tous les risques. Apaisé, il cherche maintenant l'Amour.
Shaun et Lea ont un début de vie difficile en tant que nouveaux parents, tandis qu'au travail, Shaun tente de résoudre un problème avec l'un des nouveaux résidents qu'il doit superviser : un autre médecin atteint de troubles du spectre autistique qui l'idolâtre mais qui semble aussi « appuyer sur tous ses boutons » par nature. La vie n'est pas non plus à court de surprises pour le Dr Glassman, et elle semble déterminée à le forcer à revivre l'une des leçons les plus difficiles qu'il ait refusé d'apprendre jusqu'à présent. Tout n'est pas sombre, cependant, alors que les Drs Park et Reznick font le point sur leur relation et qu'une réunion fortuite entre les Drs Kalu et l'ancienne membre de l'équipe, le Dr Claire Brown, les mêle à nouveau comme si le temps ne s'était pas écoulé.