East End, Londres, 1957. Sage-femme fraîchement diplômée, la jeune Jenny Lee s'apprête à entrer dans la vie active. Mais en lieu et place d'un hôpital, c'est un couvent qui l'attend : Nonnatus House. Elle va y découvrir l'âpre réalité d'un quartier défavorisé, mais aussi faire la connaissance de femmes qui sont de véritables héroïnes.
Diplômée de la Fac de médecine, Emily Owens est heureuse d'entrer enfin dans l'âge adulte. Elle est persuadée qu'en devenant interne, elle passera à la prochaine étape de sa vie. Mais elle découvre que l'hôpital est la version adulte du lycée où toutes les castes se regroupent à nouveau...
Le Dr Charlie Harris, chef du département chirurgie d'un grand hôpital de Toronto, se retrouve dans le coma à la suite d'un accident de voiture. Son esprit rôde entre les murs du bâtiment pendant que son équipe tente de venir en aide aux patients qui défilent dans le service.
Le professeur Daniel Pierce, un neuroscientifique excentrique et paranoïaque qui enseigne à l'université, aide le gouvernement à résoudre des enquêtes complexes. Il fait équipe avec une de ses anciennes élèves, Kate Moretti, responsable de son recrutement au sein du FBI...