천하대 병원 응급실. 수영장에서 갑자기 쓰러진 남자가 실려오자 신경외과 전임의 2년차인 이강훈이 독단적으로 수술을 진행해 성공적으로 수술을 마치면서병원내 핵심인물 고재학 교수의 오른팔로 거듭 자리매김을 한다.강훈과 동기인 준석은 강훈을 보며 씁쓸한 기분이 들지만, 속으로는 미국 스탠포드 의대 신경외과로 떠나 엘리트 코스를 밟아갈 준석에겐 강훈이 가소롭기만 하다.병원 내 권력 구도와는 일찌감치 담을 쌓은 채, 오로지 뇌에 관한 연구에 몰두하며 환자 진료에만 정성을 다 하는 김상철은 야심이 가득한 강훈이 못마땅하다. 한편, 장기춘 회장이 VIP병동에 입원을 하고 장기춘의 호출로 VIP병동에 간 강훈은 장기춘의 서녀인 장유진과 만나게 되는데...

김상철과 충돌한 이강훈은 일주일간 수술금지의 처벌을 받게 되는 가운데, 이를 어기고 응급 환자를 수술하게 된다.

김상철을 의식한 이강훈의 실수로 인해서 환자는 고비를 맞게 되고, 김상철과 또다시 충돌하게 된다.

조교수 임용을 앞둔 이강훈은 고재학 과장의 권유로 자존심을 접고 김상철의 마음에 들려고 노력을 해보는데…

이강훈의 라이벌 서준석은 스탠포드 의대에 합격하지만 좋아하는 윤지혜와 헤어질 것을 두려워한 나머지 그 사실을 숨긴다.

한편, 이강훈은 메디컬 다큐를 촬영하고 싶은 고재학을 위해 김상철의 환자를 설득시킨다.

이 사실을 알게 된 윤지혜는 이강훈을 추궁하지만 이강훈은 오히려 화를 낸다. 메디컬 다큐 촬영팀과 병원장을 비롯한 의료진이 지켜보는 가운데

수술이 시작되고, 성급한 고재학의 진행에 환자는 위험한 반응을 보이기 시작하는데...

수술을 마치고 나서 회의가 열리고 고재학은 수술 중에 환자가 위험했던 것과 집도의를 바꾼 책임을 이강훈에게 덮어씌운다.

서준석은 스탠포드 합격 사실을 숨기고 조교수 임용을 신청한다. 예상치 못한 서준석과의 경쟁에 이강훈의 긴장감이 더해간다.

그러던 중 이강훈은 우연히 준석의 스탠포드 합격 우편을 보게 되고 마침내 조교수 임용 발표가 나는데...

조교수 임용에 떨어진 강훈에게 순임의 빚을 받으로 온 사채업자까지 찾아와 강훈을 괴롭힌다.

한편, 준석은 강훈과 함께 준비한 논문 발표를 단독으로 한다고 하자 강훈은 순순히 받아들인다.

하지만 강훈은 학회에서 준석의 의표를 지르는 질문을 던지고 당황한 준석은 매끄럽지 못한 대답으로 망신을 당한다.

이에 준석을 도우려는 김상철이 나서자 강훈과 상철은 충돌한다.

지혜는 자신의 마음을 강훈에게 고백하고 키스까지 하지만 강훈은 여전히 냉정한 모습 그대로다.

강훈은 혜성대병원 조교수에 뽑히고 싶은 마음에 안동석 과정을 찾아가서 간청하지만 냉정하게 거절당한다.

준석은 그런 강훈에게 조교수의 권한을 이용해 위계질서를 세우려 한다.

더욱 절박해진 강훈은 혜성대병원을 다시 찾아가고 안동석 과장은 수술중에 쓰러지는데...

강훈을 대신해서 어려운 수술 준비를 하는 지혜. 강훈은 안동석 과장을 대신해 무사히 수술을 마치고 천하대병원으로 이동한다.

준비를 하고 기다린 지혜 덕분에 강훈은 아슬아슬하게 수술을 마친다. 이로 인해 의국회의에서 질타를 받자 강훈은 천하대병원을 떠나겠다고 선포한다.

안동석 과장은 대신 수술을 해준 강훈을 조교수롤 받아들이고 싶어 하지만 주위의 반대로 인해 고민하는데...

강훈은 혜성대병원 조교수 임용에 실패하게 되고, 설상가상으로 순임마저 쓰러져 응급실에 들어오게 된다. 최고의 실력자 김상철이 순임의 응급 수술에 임하게 되고...

강훈은 모두의 만류를 뿌리치고 천하대병원을 떠나겠다는 결심을 밝힌다. 지혜는 대책 없이 그만두는 것이 걱정되면서 강훈에게 적극적인 유진까지 신경 쓰인다.

고재학은 강훈이 만들던 ‘교종암 줄기세포 논문’을 준석에게 맡기며 의기투합하고, 모든 걸 잃어버린 심정으로 천하대병원을 떠난 강훈에게 충격적인 내용의 전화가 걸려오는데...

서로 다른 기억을 가지고 맞서는 강훈과 김상철.

한편, 순임의 검사 결과가 나오게 되고 강훈은 순임을 치료할 수 있는 병원을 알아보고 유진 역시 순임의 치료를 위해 모든 수단을 동원한다.

김상철은 식약청 허가를 받은 연구 결과를 바탕으로 ‘교모세포종 연구소’를 세우게 되고,

준석은 강훈만 생각하는 지혜를 보고 속상한 마음에 지혜에게 고백을 하게 된다.

자신의 병이 위중함을 직감한 순임은 강훈에게 그간 못 다한 말을 털어놓게 되는데...

마음 속 깊은 원한도 억누른 채 순임을 살려달라고 간청하는 강훈.

새로 꾸려진 김상철의 연구팀에 자신의 논문이 도움이 될 거라고 설득하지만

김상철은 강훈을 받아들이기 어렵다.

한편, 고재학은 준석과 함께 강훈의 논문으로 학회발표를 준비하고

은숙은 첫사랑 공덕기의 입원으로 들뜨지만 공덕기는 의식을 잃고 재수술을 하게 된다.

지혜는 준석과 강훈의 대화에서 듣고 싶지 않은 말을 듣게 되는데..

순임의 건강은 날로 악화되는데 부족한 연구비로 인해 연구 진행이 되지 않고

강훈의 마음은 조급해진다. 기업 차원의 후원이 절실한 가운데 강훈에게 거액의 후원금이

들어온다. 강훈은 순임의 상태가 악화되자 연구 중인 표적 항암제를 순임에게 투여하려고

하지만 김상철은 간염이 있어 적절하지 않다며 반대한다.

지혜와 강훈은 오해를 계기로 서로의 마음을 조금씩 확인하게 된다.

하영이 없는 사이, 순임이 사라지고 강훈과 하영은 애가 타는데...

의식을 잃고 쓰러진 순임. 강훈의 고집으로 어려운 수술이 시작되고,

최고의 실력자 김상철이 수술을 집도한다. 첫사랑 덕기를 보내고 쓸쓸한 은숙은

회의 노트에서 대식이 그린 자신의 초상화를 발견한다.

한편, 순임을 살리기 위해 강훈이 표적 항암제를 불법 투약한 사실이

임상시험 윤리위원회에 알려지게 된다. 이에 임상시험이 중단될 위기에 처하게 되고

강훈과 지혜는 준석을 의심한다.

김상철은 날이 갈수록 감정을 조절하지 못하고 악몽까지 꾸게 되는데...

순임을 떠나보내고 슬픔에 젖은 강훈에게 김신우 박사의 우편물이 오고,

준석부는 준석에게 임상시험의 책임을 강훈에게 전가하길 권하고 준석은 갈등하는데...

강훈은 연구소를 떠나며 순임을 여러모로 챙겨준 보답으로 지혜와 데이트 약속을 한다.

김상철은 불완전한 기억들을 찾기 위해 김신우 박사를 찾아간다.

김상철의 꼿꼿한 태도에 수술을 거부한 화송그룹 회장은 유진의 주선으로 강훈을 만나고

지혜는 설레는 마음으로 데이트를 준비하는데...

김상철의 만류에도 불구하고 화송그룹 회장을 태양병원으로 데려가는 강훈.

노련한 의사에게도 어려운 수술이기에 김상철은 모니터로 수술을 지켜본다.

들뜬 마음으로 기다리던 지혜는 끝내 오지 않는 강훈에게 실망한다.

준석이 수술한 환자는 갑자기 의식을 잃게 되고.

수술 후 깨어난 화송그룹 회장은 마비 증세를 보이며 동의 없이 수술한

강훈을 고소할 준비를 한다.

이리저리 치이며 위기의식을 느끼는 고재학 앞에 강훈이 나타나는데...

조교수가 돼서 천하대학병원으로 돌아온 강훈. 컨퍼런스에서 야심찬

자신의 포부를 밝힌다. 승만은 자신이 배신한 강훈을 다시 보는 것이 껄끄럽다.

지난 일로 마음을 닫은 지혜와 강훈 사이에 냉기류가 흐르는 가운데

강훈은 유진의 부탁으로 장기춘과 저녁 식사를 한다.　

환자의 사망 이후, 준석의 방황은 심화되고, 이강훈은 많은 수술에 욕심을 내던 중에

VIP 환자의 수술을 두고 김상철과 맞서는데...

김상철을 대신해 송민우의 수술을 하게 되는 강훈.

지혜는 김상철의 조언을 무시하는 강훈이 못마땅하다.

휴가에서 돌아온 준석의 손에는 붕대가 감겨 있고 승만은 강훈의 눈에 들기 위해 노력하지만 쉽지 않다.

유진은 딸 루비가 쓰러지자 크게 놀라 천하대병원 응급실을 찾게 된다.

2차 수술을 앞둔 송민우는 완전 혼수에 빠지게 되고 김상철은 지난 날

자신의 과오가 떠오르고 수술 동영상을 찾아보는데...

수술 이후, 송민우에게 접근조차 금지 된 강훈은 이 상황이 답답한데,

김상철은 송민우의 가족을 찾아가 완전 혼수는 자신의 과실이라고 말한다.

홍은숙과 대식은 신경외과의 명예를 건 CPR대회에 참가하게 되고

상태가 악화된 송민우의 응급 수술이 강훈의 집도하에 시작된다.

지혜는 루비와 유진을 따스하게 대하며 안심시키려 노력한다.

강훈은 김상철의 증상을 눈치 채고 수술을 제안하지만

선뜻 받아들이지 않던 김상철은 충격적인 조건을 내거는데...　

강훈의 집도로 시작 된 김상철의 수술.

모두가 위험하다며 말리는 각성 수술이 진행되고 준석은 그 수술의 마무리를 맡게 된다.

봉구와 하영의 다정한 모습을 본 범준은 마음에 상처를 입고

강훈은 유진과 루비를 보며 과거의 자신을 떠올린다.

지혜는 강훈의 연구를 돕게 되며 의욕을 보이지만 무리한 탓에 몸져눕게 되고

강훈은 지혜의 자취방을 찾아 가는데...

강훈은 상철의 눈이 보이지 않는 다는 걸 알게되고 재수술을 준비한다. 그런 강훈에게 상철은 자신에게 시간낭비하지 말라는 말을 남기고 자취를 감춘다.

1년뒤 하영과 봉구의 결혼식이 진행되던 중 강훈의 환자가 위급상황에 처하고 지혜는 수술을 대신하게 된다.

강훈은 그런 지혜에게 고맙고 미안한 나머지 오히려 타박을 주고 지혜는 그런 강훈에게 자신을 그만 무시하라고 다그친다.

강훈은 지혜에게 보답으로 학회준비를 주도하게 시키지만 지혜는 제일대 병원으로 옮기게됐다고 강훈에게 통보를 하고,

충격 받은 강훈은 지혜를 잡기 위한 고민을 하게된다.

교모세포종 연구로 대한민국 의학상을 받게 된 강훈!

자신의 힘들던 지난 날을 떠올리며 단상에 오르고,지혜의 부재에 자신이 원하던 명성을 얻게 됐음에도 쓸쓸해 하는데...