Середина двадцатого века, учёные до сих пор туманно осведомлены о природе человеческой сексуальности и всех физических и эмоциональных процессах, протекающих в организме в период перед половым актом, во время и после. Доктор Уильям Мастерс берётся за скандальные исследования вопреки косым взорам коллег. Он намерен провести серию наблюдений в ходе работы и выяснить всю подноготную секса, понять взаимодействие различных процессов и их влияние на человека.
Помогать Мастерсу на пути становления мастером секса вызывается недавно разведённая Вирджиния Джонсон, в чьи обязанности входило оказание элементарной помощи, но мере совместной работы девушка стала полноценным партнёром. Мастерс и Джонсон приглашают подопытных из разных слоёв населения, с различными сексуальными предпочтениями и ориентацией. Мастера секса берётся за исследования, которые прежде считались аморальными и предосудительными, чтобы расставить все точки над i и прояснить ситуацию.
