外科医生陈赫在为送到医院的一名身份不明的病患动手术，清除其脑肿瘤时意外地发现其脑内有胎儿的组织成分，并且听到一个怪异的呼唤“回去”，引起脑部剧烈疼痛。坚持完成手术后，他把取出来的胎儿组织成分放在办公室的试剂瓶中，在接到美娜的电话回家后，女友刘美娜提前为他过生日，两人玩的很开心。

第二天准备向美娜求婚的陈赫打电话约美娜，但她却去参加医疗志愿活动。志愿活动中美娜碰到两父子一起生活的孩子，其父亲在工地上脑部受伤，送到医院后，陈赫检查说没有希望，但美娜依然坚持要让其做手术，两人起了争执，美娜伤心地开车离去。在十字路口遭到车祸，陈赫惊呆。陈赫为美娜做手术，在手术快成功时却大出血，又一次令陈赫头疼声音再次出现。手术虽然成功，美娜却未清醒。

之前不知名的脑瘤病患偷出医疗器材和试剂瓶跑出，手术结束后在天台休息的陈赫，碰到病患拿着东西，还边说要回去，两人争抢试剂瓶，不料陈赫跌下楼，穿越到1860年的朝鲜时代。

好不容易相信是穿越到朝鲜时代的陈赫，被捕盗厅当成劫匪，到处悬赏通缉。被李昰应搭救后，在市集上偶遇与现代的刘美娜一模一样的女性。

在躲避官府追缉时，遇到了因中枪需要急救的洪英莱的哥哥。

陈赫将英莱的哥哥洪英徽背回家，面对与美娜相貌相同的英莱，仍感震惊。

英莱恳求陈赫救自己的哥哥一命，在思想斗争后，陈赫决定实施朝鲜时代第一例开颅手术。手术过程波折不断，陈赫与英莱发生了激烈的冲突，好在最后顺利进行。由于之前英莱派人去官府举报，陈赫在手术之后，被官兵抓走。

洪英徽科举后并未出仕，佯装有病在家，实则是反对团体的领导人。景卓以为英徽是被盗贼所伤，来其家探望。

深感歉意的英莱和李昰应，为了解救陈赫多方奔走，但仍旧无果。

武官金景卓也发现出盗窃案的诸多疑点，但迫于左相金秉希的压力，维持对陈赫死刑的原判。就在刑场之上，英莱与手术后醒来的哥哥英徽及时赶到，与朝堂大人对质，再次为陈赫翻案。

陈赫即将被斩首时，左相突然晕倒，救父心切的金景卓允许陈赫实施手术。经过两次开颅后，终于找到了血肿块，救人有功的陈赫也免于一死。为了感谢之前的救命大恩，英徽邀请没有居所的陈赫到自家暂住。手术痊愈后的英徽来到据点与手下汇合，方知上次行动失败是由于捕盗厅故意散播出的假消息，诱其团伙上钩，他指示成员按兵不动，静待时机。

为了庆祝左相大人康复，受邀的陈赫与英莱前去道贺。陈赫受到了礼遇，但英莱却被众人奚落一番。景卓对伤心离去的英莱表明了自己的心意。花魁春红与苦恋自己的左相长子一同跳入河中，未将对方溺死，反而自己溺水。陈赫将她救起后，春红对医生的好感更加提升。

回家途中的陈赫与英莱遇到被快马踏伤的植儿母亲。英莱不顾性命将医用包取回，但手术前又遭到了植儿父亲的反对，争执中陈赫的手受伤，仍带伤坚持完成侧头动脉缝合手术。英莱对医用包发挥的功效感到神奇，陈赫在谈到治病救人时，不禁回想起美娜的种种，并追问英莱和未婚夫景卓的订婚原由。

回家途中，遇到一个严重腹泻的村民，欲将其救起的陈赫，看到英莱惊恐的神情，才知道是霍乱。

左相召集群党商议对付霍乱之危，将都城与城外隔离，并任命陈赫去活人署医治。

陈赫从英徽那得知，他的父亲洪参判病死于霍乱，全家人陷于绝望期间，英莱却坚持照顾到其临终，所以她对霍乱特别恐惧和害怕。英徽希望陈赫重新慎重考虑，陈赫仍决定冒着风险出城治病。

来到活人署的陈赫对眼前的景象惊呆，医员丢下病人忙着逃跑，大量的霍乱患者苦不堪言，无人救治。陈赫与忙着为村民贴护身符的许医员发生争执，但无奈说服不了他们的传统观念。许医员也得了霍乱，被同僚丢弃，陈赫带着他去给植儿母亲看病。

景卓向左相提出了有人借机哄抬物价的事实，希望严查，左相长子金大钧对此驳斥，左相决定先以隔离疫情，防止扩散为主。李昰应带着得了霍乱的爱子到左相处恳请刘御医救治，遭到了驱赶。他想起春红对陈赫医术的称赞，遂出城寻找。

英莱出去打听城外的情况，遇到暴民，就在危机之时被景卓救下。关心英莱的景卓展现了体贴的一面。

仅以调制的盐水、糖水勉强缓解患者症状的陈赫，面对疫情感到绝望。植儿的父亲和赶来的李昰应主动提出帮忙。李昰应顺藤摸瓜，从周八那里找到了趁着霍乱之危，囤货居奇的幕后主使，竟是左相长子。在春红的帮助下，智取到500两。得知情况的英莱也赶去支援陈赫，并与他互相鼓励。

打算带英莱离开疫区的景卓，遭到了拒绝，不惜拔剑与陈赫相对！

植儿的父亲打造出简易版点滴用器具，陈赫给英莱示范如何静脉注射。面对执意要带走英莱的景卓，陈赫坦诚是自己要求她前来帮忙。李昰应怒斥景卓一番。命福因霍乱加重病危，陈赫知道他就是日后继位的高宗，命不该绝，采用了大腿的静脉注射后，身体康复。

英徽和其成员偷偷送来大量援助物资，众人欣喜，看到战胜霍乱的曙光。因为连续过度劳累，陈赫感染上霍乱！左相得知英莱在疫区帮忙，感到不满。英莱按照陈赫的医嘱，为他静脉注射。倍感失落的景卓借酒消愁，找英徽谈论起儿时相处的种种，作为庶出，从小就只能低头做人，深感压抑。

得知陈赫病情的春红前来探望，打算给他换一个更好的环境去治疗，遭到了英莱的拒绝和阻止。陈赫病危，英莱对他大腿静脉注射。昏迷中的陈赫听到呼唤醒来，度过霍乱之危。

刘御医向左相提议，烧毁土幕村，以绝后患。景卓激烈反驳未果，为保护英莱，只得请命前往。英莱对此行径感到痛恨，与景卓的隔阂进一步加深。植儿的母亲在大火中为保护植儿离开人世，众人伤痛之余，陈赫发觉自己并不能改变历史原有的轨迹。

霍乱结束后，陈赫继续留在活人署工作，给医员讲解医学知识。来此探望的英莱向陈赫打听美娜的事情。

以无名客身份劫盗的英徽，将大量赃物与周八销赃交易，被偷偷跟踪而来的李昰应发现。英徽虽放走了李昰应，但以其性命威胁他禁言。

春红邀请活人署一行人前来并热情招待，她请求陈赫为自家的一名妓生桂香看病。陈赫诊断桂香患梅毒，并向春红和李昰应解释了病发的原因。因为当时没有青霉素，所以陈赫判定此病无救。李昰应回想起当年他因帮助桂香摆脱金大钧非礼，而与她熟识。

陈赫在活人署与许医员谈论当时的治疗手段，决定在去妓坊查看病情，英莱执意要同去，陈赫只得答应。妓生因为害怕外界流言，纷纷拒绝检查。英莱按照陈赫先前的指点，为春红做了身体检查。刘御医劝桂香喝下水银解脱，被陈赫阻止。

景卓向陈赫郑重交涉，禁止他再带英莱外出行医。陈赫回想起手工提取盘尼西林的事情，尝试绘制草图。

桂香被李昰应的肺腑之言所感，说出了自己患梅毒的原因。怒不可遏的李昰应查出了害桂香得梅毒的洋人，与金大钧有关。陈赫意识到如果此时发明了盘尼西林，将改变历史正常的行进，决意放弃研制。

为绝后患，与金大钧串通的刘御医欲将桂香带走，岂料李昰应已先前一步把桂香转移，并要求陈赫照顾。