Berlin, 1888. La jeune orpheline Ida, sans le sou, est opérée en urgence à l’hôpital de la Charité. Contrainte de rembourser ses frais de traitement, elle travaille à l’hôpital comme infirmière et se découvre une passion pour la médecine. À une époque où les femmes n'ont guère droit à l'enseignement supérieur, Ida affirme son esprit libre et rebelle pour vivre un avenir autodéterminé. Tout au long de son parcours, elle rencontre des médecins extraordinaires tels que Rudolf Virchow, ainsi que des chercheurs et les futurs lauréats du prix Nobel Robert Koch, Emil von Behring et Paul Ehrlich…

Ida est victime de la sévérité de la diaconesse Matron Martha et se lie d'amitié avec la jeune infirmière Thérèse. Cette dernière est attirée par Ida, tout comme l'étudiant en médecine Georg Tischendorf. Alors que le travail d'Ida à la clinique provoque chez elle un intérêt pour la médecine, Georg, talentueux artiste, est contraint d’étudier pour le bien de son père.

L'épouse du Dr Paul Ehrlich, Hedda, est prête à accoucher, mais la sage-femme n'arrive pas à faire tourner le fœtus dans la bonne direction. Lorsque le pouls de l'enfant commence à s'estomper et que la situation devient critique, il ne reste plus qu'un chirurgien à la clinique qui peut l'aider : Emil Behring. Pendant ce temps, des milliers de médecins du monde entier se rendent à Berlin à l'occasion de la Convention médicale mondiale pour entendre Koch. Son annonce prudente d'un éventuel remède contre la tuberculose provoque une vague d'enthousiasme dans la communauté médicale internationale.

Traiter des cas contagieux comporte des risques : Thérèse, atteinte de tuberculose, est invitée à quitter la Charité pour finir ses jours dans un établissement pour femmes. Pendant ce temps, Robert Koch teste son nouveau remède contre la tuberculose sur lui-même et sur son amoureuse, Hedwig. De son côté, Ida peut enfin parler de son conflit intérieur avec Hedwig : doit-elle vraiment étudier la médecine en Suisse ? Ou devrait-elle épouser Georg et devenir la femme d'un médecin ?

Le "médicament miracle" de Robert Koch parcourt le monde. Berlin est envahi par les patients et les médecins qui assiègent la Charité nuit et jour. Koch espère que sa percée lui permettra enfin d'obtenir les finances nécessaires pour divorcer et épouser Hedwige.

Un spectacle ethnologique de Carl Hagenbeck au zoo de Berlin attire un patient exotique à la Charité : une Indienne qui a attrapé la rougeole, une maladie éliminée en Allemagne par inoculation. Virchow, l'étoile incontestée de la Charité, est fasciné par l'anthropologie et accepte le patient comme objet de démonstration.

Jeune médecin, Anni Waldhausen est sur le point de donner naissance à son premier enfant. Ils sont considérés, avec son mari Artur, médecin chef à l'hôpital pour enfants, comme des exemples aryens : ils sont jeunes, en bonne santé et respectueux du système. Mais Artur cache un secret à sa femme : les sujets qu'il étudie sont des enfants handicapés. Lorsqu'Anni accouche d'une enfant handicapée, les choses se compliquent. Anni peut elle faire confiance à son mari ? En parallèle, la guerre fait rage et l'hôpital peine à accueillir l'ensemble des blessés. Les médecins opèrent parfois jusqu'à l'épuisement, privés d'eau, d'électricité, de médicaments ou de matériel. Les bombardements sur Berlin et, surtout, sur l'hôpital de la Charité s'accélèrent. Lorsque l'armée soviétique entrent dans Berlin, il ne reste plus beaucoup d'espoir.

À l'hôpital, Anni doit partager sa chambre avec une personnalité publique. Le Dr Sauerbruch accueille le Dr Jung, recrue forcée, qui lui fait part d'une nouvelle choquante qu'il a entendue sur la BBC, station de radio interdite en temps de guerre.

Anni et Arthur soignent secrètement leur fille Karin. Un collègue supplie Sauerbruch de sauver son gendre, malade et emprisonné. Martin révèle à Otto pourquoi il doit rendre des comptes à la police.

Margot et Jung surprennent Mlle Fritsch et Kolbe en flagrant délit. Anni et Artur subissent un revers. Sauerbruch se rend en Suisse, laissant Dohnanyi vulnérable.

L'infirmière Christel fait pression sur Otto afin qu'ils se fiancent avant son départ pour le front. Artur continue de soigner Karin, sans que sa femme Anni le sache. Une tentative de coup d'État a des conséquences pour Sauerbruch.

Alors que la défaite allemande paraît inévitable, le personnel soignant de la Charité lutte pour traiter les patients sans matériel et attend l'arrivée des Russes avec des sentiments mitigés.

La jeune docteure Ella Wendt arrive à l'hôpital de la Charité pendant l'été 1961. L'hôpital est alors confronté à la fuite vers l'Ouest du personnel soignant.

Le supérieur d'Ella déménage à l'Ouest et le service se retrouve temporairement sans supervision. Ella continue ses recherche et observe des changements dans le sang du patient cancéreux.

Un mur provisoire est érigé, divisant la ville en Berlin-Est et Berlin-Ouest et transformant ainsi la Charité en territoire frontalier. Le personnel de l'hôpital est interloqué.

Le corps de la première personne tuée sur le Mur flotte dans le Humboldthafen. Apprenant la nouvelle, Ella est terrifiée à l'idée qu'il puisse s'agir de Curt.

Alexander Nowack est nommé à la tête du service de médecine interne. Ella sait le prix qu'il a payé pour obtenir ce poste : le silence dans l'affaire Wismut.

Ella doit remplacer Prokop à un congrès de recherche à Berlin-Ouest et y présenter ses derniers résultats. Pour qu'elle puisse voyager, Nowack doit donner sa garantie.