腫瘍内科医の恩田心（松下奈緒）と消化器外科医の梶山薫（木村佳乃）は困難を乗り越え、医師として、友人として、強く信頼しあえる関係を築いた。そんな矢先、薫は乳がん手術から5年目の検査で、がんの再発が判明。その告白を受けた心は、二人で乗り越えようと誓い合う。しかし、薫の病状は重く、手術は難しい。それでも薫は抗がん剤治療を受けながら、外科医としての仕事を続けたいと心に頼む。

心の国立がん医療センターへの移籍の話も期限を迎えようとしている。医師としての将来を思う阿久津晃（木下ほうか）にも決断を迫られるのだが、薫の件もあり、心は決断することが出来ない。また、研修期間が終わろうとしている結城涼（清原翔）と夏樹奈海（岡崎紗絵）もどの科に行くか決めかねていた。

佐倉莉子（小川紗良）が化学療法室で治療を受けていると薫が来た。治療を受ける薫に驚く莉子。だが、莉子もすでにがんと闘う決意に満ちている。莉子は戸惑っていた職場への病気の報告も済ませ、今はフリーペーパーの編集も手伝っていると薫に話す。そんな二人を、同じく抗がん剤治療を受けていた橘千寿子（三田寛子）が見ていた。

心は薫とともに、千寿子に手術の日程を説明しに行く。同じがん患者の薫が手術を担当すると知って驚くかと思いきや、千寿子は素敵だと受け入れた。だが、千寿子は手術の日程を遅らせて欲しいと二人に頼む。薫は抗がん剤の副作用で髪の毛が抜け始めた。売店に立ち寄った薫はバリカンを買う。

千寿子は娘の麗奈（佐津川愛美）の結婚式に出席するために手術を遅らせようとしていた。しかし、病室に来た麗奈は体の方が大事だと反対する。心との面談でも麗奈は千寿子の手術日を優先して欲しいと言う。また、麗奈は薫が執刀することにも不安を持っている様子。心は手術には薫が適任だと答えるのだが…。

薫の病状に改善は見られない。光野守男（藤井隆）も心配している。心は痛みに耐えながら治療を受ける薫の姿を見て、ついに決断した。消化器外科の医局を訪ねた心は、薫に千寿子の手術から降りて欲しいと頼む。自分の病状がわかっている薫も素直に受け入れるが、その心境は図ることが出来ない。もちろん、心も薫が生きがいとしている仕事を奪ったことに胸を痛める。

家に帰った心は、いつもと様子が違うことを京太郎（北大路欣也）に見抜かれた。大切な人の生きがいを奪ったと話す心に、京太郎はその辛さに寄り添う。

千寿子の手術が始まる。薫は医局でその様子をモニターする。一方、心は麗奈から結婚はとっくに破談になっていたと聞かされる。麗奈は楽しみにしている千寿子には言えずにいたのだ。千寿子の手術は無事に終了し、病室に戻って来た。麗奈は心に、薫に感謝を伝えて欲しいと言う。心が消化器外科に行くと、薫が倒れていた。すぐに薫の緊急手術が行われる。

薫のがんは進行していた。今まで使っていた抗がん剤を変え、放射線治療も併用することになる。心たちは、それでも仕事復帰を目指す薫を懸命にサポート。また、心は阿久津に国立がん医療センター移籍の話を断った。だが、阿久津は時期をずらしてもらえないか頼んでみると保留。そんな時、薫は心が移籍話を断ったことを知ってしまう。

千寿子の退院日が迫った。診察に行った心に、千寿子は破談を隠していた娘の嘘につきあってもらったと礼を言う。また、千寿子は破談を知って気落ちする自分を心配して、薫が毎日のように車いすで訪ね、励ましてくれたと感謝していた。心は薫の病室に行って、千寿子の話をする。薫は千寿子がうらやましいと、心に本音を呟いた。

心を須藤進（田辺誠一）が訪ねて来た。須藤は莉子が薫を取材したフリーペーパーの記事を読んで再発を知ったのだ。しかし、須藤は何度も薫に連絡を取ろうとしたが叶わなかったと心に話す。心は須藤の来訪を告げるが、薫は受け入れない。

話を聞いて帰ろうとする須藤に、心は薫がリハビリ室にいる時間を教える。須藤はリハビリ室の外から、子供たちと懸命にリハビリに励む薫の姿だけを見て去っていった。

京太郎と漣（桑名愛斗）が薫の見舞いに来た。京太郎は薫に、心がつらい時に側にいてくれたことに礼を言う。心は阿久津から、国立がん医療センター移籍の時期を遅らせることが出来なかったことを知らされた。

心は薫から呼び出される。薫は心が移籍話を自分のためにやめてしまったことを心配していた。すると心は薫の件が一段落したら行けるように頼んだと嘘をつく。薫は心の嘘に気づくのだが、礼を言う。すると心は、自分はいつか薫やがん患者のために新薬を開発したいと未来を語った。

春になった。奈海は心療内科に残り、光野のサポートをする。結城は消化器外科に進み、莉子とデートをする仲に。阿久津は心の移籍を頼むためがんセンターへ行き担当者に何度も頭を下げている。京太郎は新しいドラマについて制作者たちと打ち合わせていた。

そして、3年後。心は国立がん医療センターの新薬研究チームの一員となっていた。がん患者や家族への講演もしている。その頃、薫も外科医として復帰していた。そんなある日、心のもとに薫の治療経過が届く。そこには、がんの病巣が綺麗になくなっていた。心は急いで横浜みなと総合病院へ。いつもの場所に薫がいた。心は来る途中に買った花束を薫に差し出す。信頼しあう二人に、本当の笑顔が戻って…。