Après son renvoi de l’hôpital Maternity, le Dr William Masters (Michael Sheen) doit trouver un endroit où lui et Virginia Johnson (Lizzy Caplan) peuvent continuer à travailler. En raison du sujet controversé de leur étude – le sexe – 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 suite à la publicité faite à leur scabreux sujet d’étude.
