En el bullicioso ambiente de una universidad de medicina, un joven e idealista estudiante, Martins Arrowsmith, se enfrenta a los desafíos del mundo científico y a sus propias ambiciones. Desde el inicio, se ve atrapado entre la pasión por la investigación médica y la corrupción del sistema. Tras graduarse, se obsesiona con encontrar nuevas formas de combatir enfermedades, lo que lo lleva a una misión épica que pone a prueba su ética y su humanidad.