東海地方にある東城大学医学部付属病院では、“神の手”を持つと称される心臓外科医・佐伯清剛教授（内野聖陽）によって、難しい心臓手術が行われようとしていた。三ヵ月後に日本外科学会理事長選を控え、佐伯教授と一騎打ちと噂される帝華大学の西崎啓介教授（市川猿之助）もこの手術を見学、治験コーディネーターの木下香織（加藤綾子）や医療ジャーナル誌編集長・池永英人（加藤浩次）も注目する手術だ。そんな重要な手術の最中、佐伯が受け持つ別の患者の容態が急変。医師たちが対応にあたるが状態は悪化、研修医の世良雅志（竹内涼真）や新人看護師の花房美和（葵わかな）らはなす術がない。そんなとき、手術室に一人の男が現れる。同僚医師らから“オペ室の悪魔”と呼ばれる外科医・渡海征司郎（二宮和也）は、鮮やかなオペをしてみせるが…。一方、東城大にやってきた新任講師・高階権太（小泉孝太郎）は、最新医療用機器「スナイプ」の使用を推進しようとする。彼は西崎教授から東城大に差し向けられた刺客だった─

最新医療機器・スナイプを持って東城大に乗り込んできた高階（小泉孝太郎）だったが、術後のトラブルによって２例目の手術を行えずにいた。そして研修医である世良（竹内涼真）も、医師として思い描いていた姿と現在のふがいない自分の姿のギャップに落ち込んでいた。ある日、小山（島田洋七）という急患が運ばれてくる。渡海（二宮和也）の手術で一命は取り留めたが、僧帽弁置換手術を行う必要があった。手術に難色を示す夫妻に、渡海は痛烈な一言を投げかける。結局、小山と妻・好恵（沢松奈生子）は佐伯教授（内野聖陽）の手術を希望することになるが、長い順番待ちリストに名を連ねることに。そんなとき、高階が小山のスナイプ手術を提案する。佐伯は了承するが、驚くべき条件を出す・・・。

外科学会理事選を控え“インパクトファクター”が欲しい西崎教授（市川猿之助）に迫られ、スナイプ手術の結果が出せない高階（小泉孝太郎）は後がなくなっていた。そんなとき、東城大に心臓を患った二人の患者が入院してくる。一人は楠木秀雄（田崎真也）で、渡海（二宮和也）と世良（竹内涼真）が担当になり、佐伯教授（内野聖陽）による佐伯式手術を受けることが決まっていた。もう一人は治験コーディネーター・木下香織（加藤綾子）の紹介による患者で、厚生労働省の次期事務次官候補である田村浩司（依田司）の息子・田村隼人（髙地優吾）。音大生の隼人はピアノコンクールを間近に控えており、短期間での回復が見込めるスナイプ手術を希望していた。VIP患者のスナイプ手術とあって、高階は並々ならぬ意気込みだ。しかし、術前検査で隼人の心臓の構造に問題があることが発覚。高階は断腸の思いでスナイプ手術をあきらめる、と佐伯教授に告げる。ところが、佐伯は渡海に隼人のスナイプ手術を行うよう命令し・・・。

外科学会理事長選をにらみ、高階（小泉孝太郎）が手がけるスナイプに関する論文で駆け引きを続けていた佐伯教授（内野聖陽）と西崎教授（市川猿之助）。最終局面を迎えたこの戦い、ついに論文の功績を手にしたのは西崎だった。師である西崎を選んだ高階は東城大を去り、帝華大に戻る準備を始める。その頃、渡海（二宮和也）は佐伯教授に患者・島野小春（稲垣来泉）に関する“ある懸念”を伝えていた。スナイプ論文の撤回を視野に入れた渡海の“懸念”に、西崎と高階は慌てる。検査の結果、小春にはスナイプ手術を行ったことによって別の問題が発生していた。開胸手術が出来ない小春に、高階は内視鏡下手術支援ロボット・ダーウィンでの手術を提案する・・・。

ある日、東城大に渡海（二宮和也）の母・春江（倍賞美津子）が搬送される。黒崎（橋本さとし）の緊急手術で腫瘍は取り除かれ危機を脱するが、術後の検査で一部見落としがあり腫瘍がまだ残っていたことが発覚する。渡海はそのことを医療過誤と責め立て、佐伯教授（内野聖陽）が再度執刀するという案をはねつける。そればかりか、渡海は東城大に和解金を要求し・・・。一方、スナイプから最先端の手術支援ロボット・ダーウィンに戦いの場を移した日本外科学会理事長選。アメリカで開発されたダーウィンは、アームを操作することで超精密な作業が可能なうえ、小さな穴を開けるだけで手術が行えるため患者の負担も少ない。そして、厚生労働省主導のもと日本で開発した手術支援ロボットがカエサル、“国産ダーウィン”だ。このカエサルを治験扱いで東城大に導入することが決定、佐伯教授の命で高階（小泉孝太郎）が責任者となる。治験第一号となる患者を探しあぐねていた高階は、春江に目を付け・・・。

帝華大に引き抜かれ、東城大を去った渡海（二宮和也）。西崎教授（市川猿之助）の狙いはなんなのか？高階（小泉孝太郎）も訝る。一方、国産ダーウィン＝カエサルを推進する厚労省の富沢（福澤朗）は、東城大に一人の患者の治験を持ちかける。カエサルの治験にぴったりの症例だというその患者・山本祥子（相武紗季）の情報をどうして富沢が知ったのか？東城大の患者のリストを誰かが持ち出したのだ・・・佐伯教授（内野聖陽）は、富沢の後ろに西崎教授の影を感じる。東城大は祥子を治験者にするため、担当医を黒崎（橋本さとし）にし、木下香織（加藤綾子）から祥子に治験についての説明をすることに。ところが・・・。

国産の手術支援ロボット・カエサルの治験も最終段階に入り、外科学会理事会でカエサルのお披露目をすることに。これまで治験でケースを重ねてきた東城大を差し置いて、帝華大主導でお披露目の手術をしたいという西崎教授（市川猿之助）。東城大になんのメリットもないと判断した佐伯教授（内野聖陽）は西崎が執刀医となることを提案、東城大と帝華大の合同チームが誕生する。合同チームに参加するのは渡海（二宮和也）、高階（小泉孝太郎）、世良（竹内涼真）の３名。勢い込んで東城大に乗り込んできた帝華大のスタッフたちだったが、手術のシミュレーションを仕切る渡海の姿に圧倒される。一方、佐伯が大学を不在にすることが増えたと学内で話題に。いぶかしがる世良に、渡海は後をつけてみるようけしかける。

佐伯教授（内野聖陽）が倒れた！検査の結果、心臓部に疾患が見つかる。早急に対応が必要だが、この難しいオペができるのは東城大では渡海（二宮和也）しかいない。そのころ、渡海はある患者を探して、さくら病院に乗り込んでいた。しかし目当ての患者はおらず、そのカギを握るのは佐伯のみ。渡海は佐伯を助けたあとに真の目的を達成する、と世良（竹内涼真）に宣言する。ところが、佐伯は渡海の執刀を拒み、国産の手術支援ロボット・カエサルでの手術を提案する。しかし帝華大の西崎教授（市川猿之助）の指示で、これまで蓄積されていたカエサルのデータはすべて持ち去られており、黒崎（橋本さとし）をはじめとする東城大のスタッフたちは暗中模索の日々を送ることに・・・。

倒れた佐伯教授（内野聖陽）の緊急手術を行った渡海（二宮和也）。しかしこれはあくまでも応急処置。渡海は、完治させるための再手術を行う条件として、自分が探している“飯沼達次”の居場所を明らかにすることを佐伯に求める。しかし佐伯は「命よりも大事なものがある」とそれを拒み、外科学会に出席するために無理を押して東京に向かう。一方東城大では、美和（葵わかな）が藤原師長（神野三鈴）の命令で秘密裏に担当していたある患者の容体が急変する。それは高階（小泉孝太郎）や香織（加藤綾子）の知るところとなり・・・。そして、ブラックペアンの真実は渡海の手で白日の下にさらされる・・・