Après son renvoi de l’hôpital Maternity, le Dr William Masters doit trouver un endroit où lui et Virginia Johnson peuvent continuer à travailler. En raison du sujet controversé de leur étude, ils sont éjectés de deux autres hôpitaux avant d’être forcés d’ouvrir leur propre clinique. Alors que leur recherche pour un traitement des troubles liés à la sexualité prend une autre dimension, Masters est confronté à l’insatisfaction croissante de son épouse et le retour inattendu de son frère pendant que Johnson, elle, risque de perdre la garde de ses deux enfants.