Dr. William Masters ist der erfolgreichste Gynäkologe an der Washington University. Allerdings startet neben seinem Berufsalltag eine geheime Studie der menschlichen Sexualität. Die ehemalige Nachtclub-Sängerin Virginia Johnson hat gerade als Sekretärin im Krankenhaus angefangen und erweist sich als unschätzbare Hilfe für Masters Studie.