東海地方にある東城大学医学部付属病院では、“神の手”を持つと称される心臓外科医・佐伯清剛教授（内野聖陽）によって、難しい心臓手術が行われようとしていた。三ヵ月後に日本外科学会理事長選を控え、佐伯教授と一騎打ちと噂される帝華大学の西崎啓介教授（市川猿之助）もこの手術を見学、治験コーディネーターの木下香織（加藤綾子）や医療ジャーナル誌編集長・池永英人（加藤浩次）も注目する手術だ。そんな重要な手術の最中、佐伯が受け持つ別の患者の容態が急変。医師たちが対応にあたるが状態は悪化、研修医の世良雅志（竹内涼真）や新人看護師の花房美和（葵わかな）らはなす術がない。そんなとき、手術室に一人の男が現れる。同僚医師らから“オペ室の悪魔”と呼ばれる外科医・渡海征司郎（二宮和也）は、鮮やかなオペをしてみせるが…。 一方、東城大にやってきた新任講師・高階権太（小泉孝太郎）は、最新医療用機器「スナイプ」の使用を推進しようとする。彼は西崎教授から東城大に差し向けられた刺客だった─。
最新医療機器・スナイプを持って東城大に乗り込んできた高階（小泉孝太郎）だったが、術後のトラブルによって２例目の手術を行えずにいた。そして研修医である世良（竹内涼真）も、医師として思い描いていた姿と現在のふがいない自分の姿のギャップに落ち込んでいた。ある日、小山（島田洋七）という急患が運ばれてくる。渡海（二宮和也）の手術で一命は取り留めたが、僧帽弁置換手術を行う必要があった。手術に難色を示す夫妻に、渡海は痛烈な一言を投げかける。結局、小山と妻・好恵（沢松奈生子）は佐伯教授（内野聖陽）の手術を希望することになるが、長い順番待ちリストに名を連ねることに。そんなとき、高階が小山のスナイプ手術を提案する。佐伯は了承するが、驚くべき条件を出す・・・。
外科学会理事選を控え“インパクトファクター”が欲しい西崎教授（市川猿之助）に迫られ、スナイプ手術の結果が出せない高階（小泉孝太郎）は後がなくなっていた。そんなとき、東城大に心臓を患った二人の患者が入院してくる。一人は楠木秀雄（田崎真也）で、渡海（二宮和也）と世良（竹内涼真）が担当になり、佐伯教授（内野聖陽）による佐伯式手術を受けることが決まっていた。もう一人は治験コーディネーター・木下香織（加藤綾子）の紹介による患者で、厚生労働省の次期事務次官候補である田村浩司（依田司）の息子・田村隼人（髙地優吾）。音大生の隼人はピアノコンクールを間近に控えており、短期間での回復が見込めるスナイプ手術を希望していた。VIP患者のスナイプ手術とあって、高階は並々ならぬ意気込みだ。しかし、術前検査で隼人の心臓の構造に問題があることが発覚。高階は断腸の思いでスナイプ手術をあきらめる、と佐伯教授に告げる。ところが、佐伯は渡海に隼人のスナイプ手術を行うよう命令し・・・。
スナイプを使った手術が成功したことで、東城大ではスナイプを大量に導入する方針を固める。高階（小泉孝太郎）はスナイプに関する論文を着実に進めていたが、論文の最後に記す研究の最高責任者の名前をどうするか、悩んでいた。この論文が外科学会理事長選の行方を左右するとあって、論文が掲載される日本外科ジャーナルとの太いパイプを持つ佐伯教授（内野聖陽）と帝華大の西崎教授（市川猿之助）による闘いは、最終局面を迎えていた。 そんな時、高階は帝華大時代に担当していた僧帽弁閉鎖不全の子供の患者を東城大に転院させる。血液が固まりにくい症状で出血を伴う手術は不可能ということもあり、高階は佐伯教授にスナイプ手術の実施を頼み込む。佐伯教授は渡海（二宮和也）を執刀医に指名。ところが、あろうことか渡海は指名を断ってしまう。それどころかスナイプ手術に舵をきった佐伯教授を厳しい言葉で攻め立て、そばにいた世良（竹内涼真）も止める術がない。ついには、佐伯を激怒させてしまう。渡海は今後の手術に一切関わらないよう言い渡され・・・。
外科学会理事長選をにらみ、高階（小泉孝太郎）が手がけるスナイプに関する論文で駆け引きを続けていた佐伯教授（内野聖陽）と西崎教授（市川猿之助）。最終局面を迎えたこの戦い、ついに論文の功績を手にしたのは西崎だった。師である西崎を選んだ高階は東城大を去り、帝華大に戻る準備を始める。その頃、渡海（二宮和也）は佐伯教授に患者・島野小春（稲垣来泉）に関する“ある懸念”を伝えていた。スナイプ論文の撤回を視野に入れた渡海の“懸念”に、西崎と高階は慌てる。検査の結果、小春にはスナイプ手術を行ったことによって別の問題が発生していた。開胸手術が出来ない小春に、高階は内視鏡下手術支援ロボット・ダーウィンでの手術を提案する・・・。
ある日、東城大に渡海（二宮和也）の母・春江（倍賞美津子）が搬送される。黒崎（橋本さとし）の緊急手術で腫瘍は取り除かれ危機を脱するが、術後の検査で一部見落としがあり腫瘍がまだ残っていたことが発覚する。渡海はそのことを医療過誤と責め立て、佐伯教授（内野聖陽）が再度執刀するという案をはねつける。そればかりか、渡海は東城大に和解金を要求し・・・。 一方、スナイプから最先端の手術支援ロボット・ダーウィンに戦いの場を移した日本外科学会理事長選。アメリカで開発されたダーウィンは、アームを操作することで超精密な作業が可能なうえ、小さな穴を開けるだけで手術が行えるため患者の負担も少ない。そして、厚生労働省主導のもと日本で開発した手術支援ロボットがカエサル、“国産ダーウィン”だ。このカエサルを治験扱いで東城大に導入することが決定、佐伯教授の命で高階（小泉孝太郎）が責任者となる。治験第一号となる患者を探しあぐねていた高階は、春江に目を付け・・・。
帝華大に引き抜かれ、東城大を去った渡海（二宮和也）。西崎教授（市川猿之助）の狙いはなんなのか？高階（小泉孝太郎）も訝る。一方、国産ダーウィン＝カエサルを推進する厚労省の富沢（福澤朗）は、東城大に一人の患者の治験を持ちかける。カエサルの治験にぴったりの症例だというその患者・山本祥子（相武紗季）の情報をどうして富沢が知ったのか？東城大の患者のリストを誰かが持ち出したのだ・・・佐伯教授（内野聖陽）は、富沢の後ろに西崎教授の影を感じる。東城大は祥子を治験者にするため、担当医を黒崎（橋本さとし）にし、木下香織（加藤綾子）から祥子に治験についての説明をすることに。ところが・・・。
国産の手術支援ロボット・カエサルの治験も最終段階に入り、外科学会理事会でカエサルのお披露目をすることに。これまで治験でケースを重ねてきた東城大を差し置いて、帝華大主導でお披露目の手術をしたいという西崎教授（市川猿之助）。東城大になんのメリットもないと判断した佐伯教授（内野聖陽）は西崎が執刀医となることを提案、東城大と帝華大の合同チームが誕生する。合同チームに参加するのは渡海（二宮和也）、高階（小泉孝太郎）、世良（竹内涼真）の３名。勢い込んで東城大に乗り込んできた帝華大のスタッフたちだったが、手術のシミュレーションを仕切る渡海の姿に圧倒される。 一方、佐伯が大学を不在にすることが増えたと学内で話題に。いぶかしがる世良に、渡海は後をつけてみるようけしかける。
佐伯教授（内野聖陽）が倒れた！検査の結果、心臓部に疾患が見つかる。早急に対応が必要だが、この難しいオペができるのは東城大では渡海（二宮和也）しかいない。そのころ、渡海はある患者を探して、さくら病院に乗り込んでいた。しかし目当ての患者はおらず、そのカギを握るのは佐伯のみ。渡海は佐伯を助けたあとに真の目的を達成する、と世良（竹内涼真）に宣言する。ところが、佐伯は渡海の執刀を拒み、国産の手術支援ロボット・カエサルでの手術を提案する。しかし帝華大の西崎教授（市川猿之助）の指示で、これまで蓄積されていたカエサルのデータはすべて持ち去られており、黒崎（橋本さとし）をはじめとする東城大のスタッフたちは暗中模索の日々を送ることに・・・。
倒れた佐伯教授（内野聖陽）の緊急手術を行った渡海（二宮和也）。しかしこれはあくまでも応急処置。渡海は、完治させるための再手術を行う条件として、自分が探している“飯沼達次”の居場所を明らかにすることを佐伯に求める。しかし佐伯は「命よりも大事なものがある」とそれを拒み、外科学会に出席するために無理を押して東京に向かう。 一方東城大では、美和（葵わかな）が藤原師長（神野三鈴）の命令で秘密裏に担当していたある患者の容体が急変する。それは高階（小泉孝太郎）や香織（加藤綾子）の知るところとなり・・・。そして、ブラックペアンの真実は渡海の手で白日の下にさらされる・・・。
東城大学医学部付属病院の病院長となった佐伯清剛（内野聖陽）は、心臓外科に特化した新病院の開業計画を進めていた。彼が次に狙うのは全日本医学会会長の座だ。 心臓血管外科医の世良雅志（竹内涼真）は佐伯から、オーストラリアの学会に出席し、ゴールドコーストのハートセンターで働く天城雪彦という医師に渡すよう、一通の手紙を預かる。 先輩医師の垣谷雄次（内村遥）と渡豪した世良は、ゴールドコーストのビーチで意識を失った少年を見つけ、応急処置をすることに。なかなか意識の戻らない少年に戸惑う垣谷の前に、謎の男が現れる。彼のアドバイスで少年は一命を取り留めたのだった。 その後、学会に出席する世良たちだったが、天城には会えずじまい･･･。 やがて２人は、天城に会うべく競馬場へ向かうことに。するとそこにいたのは、６年前に東城大を去った渡海征司郎と瓜二つの謎の男。彼こそが医療界ではディアブル（悪魔）と呼ばれ、人や金をもてあそぶ世界的天才外科医・天城雪彦（二宮和也）だった･･･。
天城（二宮和也）は、佐伯（内野聖陽）が計画中の新病院のトップに推挙され来日することに。着任早々、とんでもない新病院構想で周囲の反感を買い、さらに自身は公開手術で日本医療界にデビューすると豪語。天城は世界でただ一人、冠動脈バイパス術の進化形、ダイレクトアナストモーシスを扱える技術を持ち、それを披露すると言う。 そんな中、世良（竹内涼真）が担当している患者である洋菓子店を営む繁野（誠 直也）は資金が足らずスナイプ手術を受けられずにいた。娘の麻美（蘭寿とむ）は、繁野自身が独自開発した大人気商品であるアップルパイのレシピと販売権を売ることで資金を調達しようとする。しかし、それを知った繁野とその孫の結衣（堀越麗禾）は猛反対。さらに繁野が助かるためには莫大な資金がかかる天城のダイレクトアナストモーシスを受けるしかないこと判明。そして天城はなんと結衣に手術を受けるための賭けを持ちかけるのだった･･･。 一方、新病院のトップを密かに狙っていた高階（小泉孝太郎）。その高階に、全日本医学会会長の座を佐伯と争っている菅井（段田安則）の影が忍び寄る･･･。
天城（二宮和也）は桜宮市で計画中の新病院を「スリジエハートセンター」と勝手に命名。 しかし、佐伯（内野聖陽）から地元関係者への説明が先だとたしなめられ、自身のセンター長就任と命名のお披露目を公開手術で行うと告げる。 そんな中、狭心症と認知症を患った生活保護受給者でもある患者・年子（正司花江）が転院してきた。 担当医となった研修医のミンジェ（キム・ムジュン）はその年子の息子・孝利（立川談春）がクレーマーであることに頭を悩ませていた。 一方でミンジェの指導医となった世良（竹内涼真）は、年子の検査結果を見て手術には天城の高度な技術が必要と判断し、天城に相談するも早々に断られてしまう。 その後、天城は新病院への出資を取りまとめる企業組合の理事・水野（梅沢富美男）にダイレクト・アナストモーシス手術を受けるように仕向ける。 しかし、水野は佐伯と対立する維新大教授・菅井（段田安則）の差し金であることが判明。 そこで天城は、桜宮市医師会会長である真行寺（石坂浩二）に公開手術の患者を紹介してほしいと持ち掛けるが…。
患者に危険なオペを施し、巨額の費用を要求する天城（二宮和也）の行為は詐欺にあたると、医療訴訟で有名な弁護士・戸島和子（花總まり）が市民団体を引き連れ東城大に乗り込んできた。佐伯（内野聖陽）が、天城の今後予定している手術を即刻中止とすることでなんとかその場を収める。 その帰りに和子が美和（葵わかな）と言い争っているところを世良（竹内涼真）が見かけ仲裁に入るが、和子はなんと美和の母親だったことが発覚。そんな中、突然和子がその場に倒れ込む。 対応にあたった世良は、緊急で冠動脈のバイパス手術が必要と判断し、手術を実施。しかし、石灰化が激しい部位があり、やむなく断念することに。治せるのは天城のダイレクト・アナストモーシスのみ。しかし、和子は天城のオペを拒否するのだった…。 和子は維新大が開発した医療AI“エルカノ”による保険適用のバイパス手術を受けることにするが、佐伯のライバルである維新大教授の菅井（段田安則）は、AIを使ってどんな医師でもできる手術を成功させ、日本医学会トップの座に近づこうとしていた。 一方で世良は、和子の抗議活動を止めるべく美和と３人で食事に行くことになる。その帰り道、母に対する想いを涙ながらに話す美和を見た世良は…。 果たして、最新AIは和子の命を救えるのか！？ そして、順調に滑り出したはずの天城の新病院プランに、暗雲が立ち込める…！
維新大が開発した最先端医療AIを使った公開手術は、天城（二宮和也）によって誰も予想していない結末を迎える。 そんな中、その天城に、韓国で飲食店チェーンを経営する木崎（恵俊彰）からオペの依頼が入る。天城がデザインを進める新病院の莫大な建築費に頭を悩ませていた佐伯（内野聖陽）は、新病院への50億円の出資を条件にオペを引き受けてはどうかと天城に提案。天城はシャンス・サンプルを行うため、さっそく韓国へ飛ぶ。 条件を受け入れて天城とのシャンス・サンプルにも勝利した木崎は、手術を受けるため東城大の特別室に入院。同じ時、ソヒョン（チェ・ジウ）も術後の検査のため東城大やって来て、木崎と鉢合わせする。実は木崎とソヒョンはライバル関係で、ソヒョンが手術を受けるため手放した店舗を木崎はすべて安値で買い取り、残る1号店も狙っていたのだった。 汚い手を使って事業を拡大させてきた木崎を憎むソヒョンは、オペをしないよう天城に提言。しかし、天城はどこ吹く風だ。 ところが、木崎は裏で菅井（段田安則）とつながっていることがわかり･･･。
維新大の菅井（段田安則）は、日本一の自動車メーカー・ウエスギモータースの上杉会長（堺正章）のオペを成功させることで医学会会長選に向けて巻き返しを狙っていた。 オペの鍵となるのが、エルカノを進化させた最新医療ロボットのエルカノ・ダーウィン。東城大の高階（小泉孝太郎）の協力を得て維新大の医師・早川玲子（瀧内公美）が開発したものだ。 ダイレクト・アナストモーシスが必要な状態の上杉に“世界一の医者である”エルカノ・ダーヴィンを使ったオペを提案する菅井だが、上杉からはそれを操縦する医者も世界一を用意しろと言われる。そして、そこに現れたのは天城（二宮和也）だった。 実は、菅井は上杉のオペの前にダイレクト・アナストモーシスをエルカノ・ダーウィンに学習させるため、天城に臨床試験のオペを依頼しており、天城は上杉会長の莫大な総資産額を聞き、それを了承していたのだ。 臨床試験を前に菅井らと東城大にやって来た玲子は、猫田（趣里）と遭遇。実は猫田は８年前まで維新大の看護師で、ある事件を起こし退職していたのだった。その事件が玲子によって掘り返されることに。 さらに臨床試験当日、臨床試験の患者の状態を見た天城が突然オペの中止を発表。そんな中、玲子が胸を押さえ倒れ込み･･･。
天城（二宮和也）の不在中にウエスギモータースの会長・上杉歳一（堺正章）の緊急手術を行った佐伯（内野聖陽）だが、佐伯式は行わずにオペを中断。薬物治療に切り替え、上杉会長は一命をとりとめたが、看護師長の藤原（神野三鈴）はいつもと様子の違う佐伯のことを心配する。 その後、上杉会長の息子であり、ウエスギモータース社長の歳弘（城田優）が東城大にやってくる。歳弘は、高額な報酬と引き換えに、なんと上杉会長の手術を失敗してほしいと天城に頼む。父子は経営をめぐって対立関係にあり、歳弘は会長の引退を望んでいたのだ。実は、維新大の菅井（段田安則）が歳弘に入れ知恵しており、ウエスギモータースの医療部門を使ってあることをもくろんでいた。 一方、佐伯は副院長の江尻（大黒摩季）と治験コーディネーターの美咲（田中みな実）の３人で会食をすることに。江尻は医療ＡＩ・エルカノを使った遠隔診療の研究を維新大の教授と進めていて、佐伯はそんな江尻にエールを送る。美咲もまた遠隔治療には強い関心を持っているのだが、その理由は…。 天城による上杉会長のオペは全日本医学会会長選の日に決まる。しかし、天城が成功率100%のダイレクト・アナストモーシスを失敗…！？ さらに、全日本医学会会長選の勝者は一体！？
佐伯（内野聖陽）に対抗し、副院長の江尻（大黒摩季）は桜宮市医師会会長の真行寺（石坂浩二）を味方につけて東城大の病院長選に立候補する。真行寺は佐伯の恩師だが、５年前のある出来事を機に２人は仲たがいしていた。 その５年前のことを天城（二宮和也）が密かに探っていた。目的は、天城自身と彼の家族に関する秘められた事実を明らかにすることだ。 そんな折、天城を訪ね厚生労働省の富沢（福澤朗）がやってくる。富沢は、患者に法外な治療費を要求する医師がトップとなる新病院「スリジエハートセンター」に許認可を出すのは問題があると言う。その言葉を聞いた天城は、あっさりとセンター長を辞任。 さらに天城は、渡海征司郎（二宮和也／2役）がかつて住んでいた仮眠室を訪れる。そこで、残された渡海の手術資料や私物の中からある１枚の写真を見つける。同じ頃、佐伯のもとに渡海から連絡が…。 そして翌日、天城も佐伯も行方がわからなくなるのだった。 そんな中、「緊急」と書かれた天城宛の郵便物が届き、世良（竹内涼真）とミンジェ（キム・ムジュン）が代わりに開封する。入っていたのは心エコーと造影CT。患者名は書かれていないが過去にバイパス術を受けた痕があり、緊急のオペを要する状態だった。 この患者は誰なのか？天城と渡海の関係は？ 5年前の出来事とはいったい…？ 天城をめぐり、すべてが怒涛の急展開を迎える！
幼少期から心臓に疾患があり、ついに倒れてしまった天城（二宮和也）。佐伯（内野聖陽）が執刀し世良（竹内涼真）とともにオペを進めるが、助かるにはダイレクト・アナストモーシスと佐伯式を同時に行うしかない絶体絶命の状況。 そんな中、オペ室に現れたのはなんと天城の双子の弟である渡海（二宮和也／２役）だった。佐伯にダイレクト・アナストモーシスができるか尋ねられると「やりませんよ俺は。あんなギャンブルみたいなこと」と、微笑しながら言い放ち…。 はたして、天城の命を救うことはできるのか！？ そして、天城がオペの際にシャンス・サンプル（二者択一）を行う理由やダイレクト・アナストモーシスが生まれたきっかけ、そして切ない過去が明らかに…！ また、ブラックペアンに隠された過去とは…？
国際心臓外科学会での天城（二宮和也）の公開手術中、内胸動脈の剥離にかかったところで患者である徳永（井上肇）の体温が急激に上昇し、悪性高熱症を発症。しかし悪性高熱症を抑える薬がないという状況。母の悪夢と重なる天城は、バイパス手術中に人工心肺を使うという極めて危険なオペを決断し、高階（小泉孝太郎）がサポートにつく。ところが、患者である徳永のバイパスを作るための冠動脈３本はすべて切離されていた。その手術痕はいったい何を意味するのか･･･。 そして、会場にいた真行寺（石坂浩二）は学会の意向として天城にオペ中止を勧告。しかし、佐伯（内野聖陽）はオペの続行を促し、さらに新病院設立の真の目的を天城に告げる。 同じ頃、東城大では結衣（堀越麗禾）が急性僧帽弁閉鎖不全を発症。非常に危険な状態で、世良（竹内涼真）は黒崎（橋本さとし）に補助してもらいスナイプによる緊急オペを行う。ところが思わぬアクシデントに見舞われ･･･。 最悪の状況下で同時に行われる２つのオペ。２人の運命はいかに！？ さらに、封印されてきたダイレクト・アナストモーシスをめぐる全ての真実、破られたブラックペアンの約束の意味が明かされる！ そして舞台は再びオーストラリアへ…。
