Godina je 1956. i jedan od najcjenjenijih porodničara u zemlji, dr. William Masters (Michael Sheen) želi proširiti svoje revolucionarno istraživanje ljudske seksualnosti. Međutim, najprije se mora suočiti s otporom kolega na Sveučilištu Washington u St. Louisu i pronaći pomoćnika koji se neće libiti dokumentirati njegovu kontroverznu studiju. Dok se trudi dobiti potporu sveučilišta i uz dopuštenje kolege dr. Ethana Haasa (Nicholas D'Agosto), ginekologa i porodničara na prvoj godini specijalizacije, Masters zapošljava Virginiju Johnson (Lizzy Caplan), rastavljenu majku dvoje djece koju ambicija i slobodoumni seksualni stavovi čine idealnom partnericom za studiju. Seleći se iz bolnice u bordel i obrnuto kako bi provodili istraživanje, nose se sa svojim kompliciranim privatnim životima i svojim sve složenijim i intimnijim odnosom. Dok se Masters na svakom koraku suočava s kritikama kolega, on i Johnson provode inovativno istraživanje koje će popločati put seksualnoj revoluciji. Dok im Mastersov kolega i mentor Scully (Beau Bridges) daje do znanja da njihov rad nikad neće biti odobren, Masters i Johnson kreću punom parom naprijed. Naime, ne obazirući se na Scullyjeva upozorenja, Masters dovodi prostitutku Betty u bolnicu gdje je on i Johnson mogu pomnije promatrati tijekom seksa. Nakon što unovači bolničke zaposlenike kao ispitanike, Masters prijeti odlaskom u drugu bolnicu ako Scully ne izloži njegov istraživački prijedlog Upravnom odboru. Njihov dugi put u pionirskom istraživanju ljudske seksualnosti tek počinje i ne namjeravaju dopustiti tadašnjem konzervativnom društvu da ih samo tako obeshrabri.
DRUGA SEZONA
U drugoj sezoni, nakon što je otpušten iz bolnice za porođaje, dr. Masters traži mjesto gdje on i Virginia mogu nastaviti sa svojim radom. No zahvaljujući kontroverznoj temi njihova istraživanja – seksu – istjerani su iz još dvije bolnice prije nego što odluče otvoriti vlastitu kliniku. Sjeme seksualne revolucije posijano je i pokret za ljudska prava zahuktao se oko njih, a njihova intimna veza koju su započeli pod krinkom svoga istraživanja raspala se zbog Mastersove iznenadne impotencije.
TREĆA SEZONA
očetak sezone vodi u 1966. godinu. Nakon što su se zahvaljujući svojem kontroverznom istraživanju iznenada našli u centru pažnje javnosti, dr. William Masters i Virginia Johnson odjednom su bačeni na čelo pokreta seksualne revolucije. No dok se njihova nova slava i pritisci koji dolaze s njom gomilaju, njihova veza postaje sve zamršenija i stavlja ih u poziciju s kojom se čak ni oni sami možda neće moći nositi.