Dans les années 50, à Saint-Louis, dans le Missouri, William Masters, gynécologue à succès, souhaite mener une étude sur la sexualité humaine. Il embauche une nouvelle secrétaire, Virginia Johnson, qui devient vite son associée.
En 1970, Uri, un survivant de l'Holocauste, est chargé de retrouver un criminel de guerre nazi. Parallèlement, sa femme Anna, elle aussi rescapée de l'Holocauste, découvre une vérité bouleversante sur Uri, mettant leur vie en danger.