Martin Arrowsmith es un joven e idealista doctor que, tras graduarse, se ve obligado a renunciar a un puesto como investigador con el prestigioso Dr. Max Gottlieb para casarse con la enfermera Leora Tozer. Regresa a su hogar natal en el campo, estableciendo una pequeña consulta, y en su tiempo libre desarrollará un suero para detener una mortal plaga del ganado.
