Le Dr Kenzou Tenma, neurochirurgien d'élite récemment fiancé à la fille du directeur de son hôpital, s'apprête à gravir les échelons de l'institution médicale. Sa trajectoire bascule brutalement lors d'une soirée où un incident apparemment anodin change tout. Sur le point d'opérer un patient, il reçoit l'ordre du directeur de changer de priorité pour effectuer en urgence une chirurgie cérébrale sur un artiste célèbre. Si ses collègues, sa fiancée et le directeur célèbrent ce succès, cette décision entraîne la mort d'un travailleur immigré pauvre, plongeant le Dr Tenma dans une profonde crise morale.
Quand une situation similaire se reproduit, le Dr Tenma maintient sa position et choisit d'opérer un jeune garçon nommé Johan Liebert plutôt que le maire de la ville. Cette décision lui vaut de lourdes conséquences, dont la perte de son statut social. Toutefois, après la mort mystérieuse du directeur et de deux autres médecins, la situation du Dr Tenma s'inverse : innocenté par l'absence de preuves, il est réhabilité et finit par devenir directeur de l'hôpital.
Neuf ans plus tard, alors qu'il sauve la vie d'un criminel, le passé du Dr Tenma le rattrape : il se retrouve à nouveau face au monstre qu'il a opéré autrefois. Il doit alors entamer un périple de rédemption pour tenter de réparer le chaos engendré par celui qu'il a choisi de sauver.