威廉·马斯特斯医生成功地将人类性爱拓展为自己的研究领域，但他也苦苦挣扎，努力在对工作的职业精神和个人奉献之间寻求平衡与区别，而他与研究助理弗吉妮亚·约翰逊萌生出感情纠葛。故事开始于马斯特斯医生的实验初级阶段——通过锁孔观察妓女和嫖客的活塞运动，一脸严肃地掐秒表记录高潮持续的时间。然而当妓女漫不经心地告诉他几乎所有的女人都会伪装高潮时，从不知道这一点的马斯特斯医生大受打击，并决定开展更大规模的真人实验。“孩子们的出生过程能够光明正大地进入学术讨论的殿堂，却从未有一个关于孩子是如何被创造出来的实验。”秉此理念，尽管屡受来自院方的阻力，马斯特斯医生依然坚持自己的性学研究。和大多数科学狂人一样，马斯特斯医生对感情和性爱很笨拙，与妙人一般的妻子缠绵时亦如做实验一样严肃拘谨。和大多数那个年代的男人一样，马斯特斯医生骄傲、男权不容侵犯，隐瞒自己精子活力低的状况，把不孕的责任推给为生孩子而饱受压力的妻子。他能平等对待黑人产妇，但对同性恋妓女希望生个孩子的愿望无法理解。这时候弗吉妮亚·约翰逊出现了。她强悍、灵活、善良，对两性持开放态度，成为治疗马斯特斯医生自负与顽固的一帖药