上世纪50年代，保守的美国社会正值性革命前夜。妇产科医生威廉·马斯特斯和助手弗吉尼亚·约翰逊秘密开展性行为研究，旨在揭示人类性反应的生理真相。他们招募志愿者，在实验室观察记录，挑战道德禁忌。马斯特斯严谨却冷漠，约翰逊热情且洞察人心，两人从工作伙伴渐生情愫。研究过程遭遇学院阻挠、社会非议，甚至个人婚姻危机。第一季聚焦于他们从初步探索到建立信任，最终突破科学界限，为现代性学奠定基础。