Действие разворачивается в городской клинической больнице № 100. Заведующий лечебно-диагностическим отделением Андрей Александрович Рихтер (Алексей Серебряков) вместе с командой расследует сложные медицинские случаи, с которыми не справились другие врачи.
Рихтер – врач-диагност от Бога, гений своего дела. Правда, интересуют его только самые сложные и запутанные случаи – медицинские головоломки. А рутинная работа в больничной поликлинике навевает скуку и раздражает.
Из-за "особенностей" характера Рихтер не является любимцем коллег и пациентов: Андрей Александрович замкнут, резок и циничен, склонен к бунтарству. Он не обременяет себя соблюдением правил хорошего тона и временами кажется, что сочувствие и сострадание ему вовсе чуждо, что, однако, неверно.
Правильные диагнозы ему позволяет ставить не только глубокое знание медицины, но также понимание человеческой психологии и основанная на нем своеобразная дедукция и врачебная интуиция. Его история – это спор науки с человеческими слабостями, разума – с самой природой.