1956年，前夜总会歌手和单身母亲弗吉尼亚约翰逊成为著名的妇产科威廉马斯特斯的助手。他们开始了对人类性行为的开创性研究，同时试图驾驭他们对彼此的个人感受。马斯特斯的妻子利比试图怀上一个孩子来挽救她的婚姻。伊桑·哈斯博士在马斯特斯博士的监督下懊恼不已，并处理不断变化的社会。大学教务长巴顿·斯卡利（Barton Scully）努力支持他的门生威廉·马斯特斯（William Masters），同时处理一个长期存在的个人秘密。