1956年。不妊治療専門の高名な産科医、ウィリアム・マスターズ博士（マイケル・シーン）はヒトの性に関する画期的な研究を推し進めようとしていた。それにはまず、自身が勤めるワシントン大学の上層部を説得し、過激な研究内容にも臆することのない助手を見つけねばならなかった。そこでマスターズは大学側に対し研究へのサポートを迫る一方、離婚したばかりの2児の母親バージニア・ジョンソン（リジー・キャプラン）を雇い入れる。仕事に対しては野心的、そしてセックスに対しては開放的な彼女はマスターズの研究にうってつけの人材だった。それぞれに私生活で問題を抱えていたマスターズとバージニアの間には、複雑で親密な関係が急激に築かれていく。大学病院を飛び出し娼館にまで足を運んで研究をしながら、事あるごとに困難に直面するマスターズ。しかし2人の革新的な研究は、のちの性革命へと至る道を切り開くものであった。 その他出演者にボー・ブリッジス、アリソン・ジャネイ。