ฤดูร้อนปี 1957 ดร.วิลเลียม มาสเตอร์ส และ เวอร์จิเนีย จอห์นสัน ยังคงเดินหน้าศึกษาเรื่องเพศของมนุษย์อย่างลับๆ ภายใต้การจ้องมองของสถาบันและสังคมที่ยังไม่พร้อมยอมรับ ความสัมพันธ์ระหว่างทั้งคู่เริ่มซับซ้อนขึ้นเมื่อความใกล้ชิดในห้องทดลองกลืนกินชีวิตส่วนตัว ขณะที่พวกเขาต้องเผชิญกับแรงกดดันจากครอบครัว เพื่อนร่วมงาน และอดีตคนรักที่คอยขัดขวางการค้นพบครั้งสำคัญนี้