二十世紀初年的台灣日據時代，自幼聰穎的杜聰明心中興起了讀日本書護家自救的念頭。雖然二哥家齊反對，但他終究進入了滬尾公學校就讀。在這裡他認識了改變他一輩子的恩師小竹校長和岡本教授。

小竹校長夫婦不僅收容聰明跟自己同住，還對他施以嚴格的生活教育與人格養成訓練，對於杜聰明日後寬宏的世界觀與謹嚴的為人治學態度有墊基的作用。而岡本是一位熱衷研究礦物學的學者，是他為杜聰明開啟了科學研究的大門。這兩人也是促成杜聰明考上台北總督府醫學校的重要人物。
這位淡水的草地狀元，因為優異的學業成績而入校，也因而受到某些有偏見日本人的百般的刁難，他的忍耐與自重讓同齡的台籍青年佩服，紛紛破除門第之見與他相善。但是聰明與這些熱血的抗日份子漸行漸遠，而選擇以治學救世界造福全人類更宏闊的人生態度。

為了致力學術研究，杜聰明放棄了開業賺錢的機會，爭取往京都帝大留學的機會。聰明在回國省親的輪船上邂逅了活潑、美麗的女子林雙隨，為她開朗而幽雅高貴的性格吸引，產生仰慕之情，對方則也認為他上進而誠懇，兩人相互吸引，墜入愛河。然而聰明隨即發現雙隨竟是大名鼎鼎「霧峰林家」的千金小姐，不禁為兩人背景的差異而躊躇；但雙隨根本不在乎財富、地位，認為兩人相處，真摯的感情最重要，於是透過林家世交蔡培火向林家提親，但是林父卻以雙方的門第相去太遠而反對，聰明與雙隨卻堅愛不移，無論如何也不肯分手。
最後林父提出了四個相當嚴苛的擇婿條件：一要擔任高官、二要拿到醫學博士學位、三要會作詩、四要聘金五千圓。
雙隨向父親抗議，父女起了爭執。幸虧聰明體認出林父話中的涵意，向林父表示：他對虛名浮利全無興趣，但基於對雙隨深刻的愛情，絕對會盡全力達到林父的標準，以成為林家的乘龍快婿，雙隨感動，更愛聰明。

杜聰明經過六年的苦讀，終於完成日本京都帝大醫學學業而返台，同時入選為準博士人選！此時，整個台灣輿論界掀起了一片「杜聰明熱」，政商名流交相與杜聰明來往交流，杜聰明的成功似乎來臨了…
皇天不負苦心人，日本方面傳來好消息：聰明的研究論文終於通過嚴格審核，獲得日本京都帝大的醫學博士學位，成為「開台第一號博士」。
一夕之間，聰明成了全台灣同胞的榮耀與驕傲，他不但受到政商各界英雄式的歡迎，更受邀為母校（台灣總督府醫專）藥理學教授，兼任中央研究所技師，官職為高等官七等，終於符合了林父的擇婿條件，於是聰明向林父提出迎娶雙隨的請求。
但是林父卻認為聰明在「作詩」一項未達標準，原仍不答應婚事，最後經林家長輩林獻堂撮合，終於說服林父同意婚事。

踏上祖國的土地，眼見許多同胞深受鴉片之害，杜聰明決定利用自己所長幫助同胞遠離鴉片毒害，於是選定了專門收容、照料無家可歸的乞丐，並授以技能，培養他們自力更生能力的「愛愛寮」為治療毒癮的基地，在創辦人施乾的配合下，展開毒癮戒除的治療服務與研究。
其間，聰明見義勇為的救了少女張純純，得知張父沈迷鴉片毒癮，不但傾家蕩產、逼死了妻子，甚至還想將女兒強制賣入娼門。聰明為助純純逃離其父的虐待，於是建議純純參加自創的護理人員訓練班，以做護士自立更生。純純對聰明充滿感激，暗生好感，不久卻發現使君有婦，不禁黯然神傷，把這份情愫深埋在心中…
聰明請助手李賢樹代理治療「愛愛寮」病患的工作，李賢樹力求表現，逕自改用「斷禁法」為張父戒毒，結果張父受不了痛苦，竟跳樓而死。聰明因而誓言研發出更有效的斷癮方法，不讓類似的悲劇再度發生，於是全心投入研究，連新婚的妻子都冷落了。其實新婚不久，聰明和雙隨之間因為個性與生長背景不同而產生觀念上的分歧就一一浮現。

聰明將在國外收集的古今中外所有治療鴉片藥癮的方式，截長補短，研擬出一套介於「斷禁法」與「徐減法」之間的折衷法，稱之為「杜氏斷禁法」。以「愛愛寮」中的癮君子為「杜氏斷禁法」的實驗對象。
一開始，大家都持懷疑的態度，癮君子們並不合作，所以成效很差，連施乾都懷疑起聰明，唯獨純純對聰明全然信任、全力支持，一一說服癮君子們接受治療實驗，同時與聰明一起努力，病患漸有起色，兩人不禁留下欣慰的淚水。「愛愛寮」中的癮君子逐漸痊癒，證明了「杜氏斷禁法」的效果卓著，令聰明信心大增，他將結果呈報台灣總督府，建議當局設立專門的戒癮機構，以便幫助更多的癮君子除癮、戒毒。

總督府原先並不理會，好友邱江水決定暗助聰明，於是派人潛入電報局，以「台灣民眾黨」的名義，發電給日內瓦國際聯盟總部，控訴日本政府在台施行鴉片政策，違反人道，也違反國際公約。國際聯盟總部認為事態嚴重，立即派員來台視察，引起日本政府恐慌，立刻撥卅萬日幣，令聰明成立官方戒癮機構「更生院」。
聰明於是在賢樹及純純的協助下，一邊救治鴉片癮者無數，一方面研發出更準確的「尿液檢驗法」，至今仍為世界醫界沿用。
杜聰明發明了杜式斷癮法，在短期之內迅速幫助許多人成功的戒除了鴉片，因此贏得日本當局的讚譽，其名氣甚至遠傳至日本本土，他的聲譽如日中天。

聰明生日那天，雙隨發現自己懷孕了，欣喜的作了一桌菜等聰明回來慶祝，不料聰明搞到深夜三點才回家，雙隨深受打擊，情緒低到極點，聰明竟然沒有任何警覺，雙隨終於崩潰，忿而離家。聰明聽了蔡培火的勸誡，發現自己對雙隨的疏忽，於是誠懇的向雙隨道歉，二人終於在調解下言歸於好，恢復恩愛。
聰明被學校派至歐美留學兩年，專門從事麻醉學的研究，但雙隨此時又身懷六甲，即將臨盆，聰明放心不下，幸虧純純自願經常到杜家陪伴雙隨，聰明才得以放心出國。
聰明走後不久，雙隨就開始陣痛，生產過程、產後坐月子、家務與照料子女的事情，都由純純張羅幫忙，方得平安渡過，雙隨非常感激純純，視她如妹，這讓原本心中還有繫盼的純純更為為難掙扎。

兩年半後，聰明學成回國，重回大學成立藥理研究室，制定出「鴉片斷癮」「蛇毒研究」與「中西醫一元化」為其研究主題，賢樹成為他的頭號助理。
然而專注於工作的聰明對於家庭多少疏於照顧，不僅雙隨內心失落，親子關係也因遭到冷落而疏離。雙隨於是忍無可忍的再度離家出走，這讓杜聰明發現了問題的嚴重性，兩人經過溝通與諒解，重修舊好。雙隨因為瞭解了丈夫治學濟世的理想，於是盡其所長的問丈夫爭取良好的政商關係，以便杜聰明有更好更大的學術研究空間。對於雙隨的苦心與貢獻，聰明是永遠銘感在心的…
這時日本偷襲珍珠港，美國向日本宣戰，台北成了美軍轟炸的目標。1945年，日本投降，10月25日，國民政府派員到台北，與日方代表舉行「投降簽字典禮」，舉國歡騰，國民政府隨即宣佈：在地日僑可自由選擇返回祖國日本或留在台灣，岡本毫不考慮的選擇後著，直到老死，都留在台灣作育英才，而聰明更發動老同學為恩師建屋安養晚年…

國民政府委託聰明接任台北帝大醫學院、台北帝大附屬醫院、熱帶醫學研究所、日本赤十字台灣支部及支部醫院……等所有日本在台醫學相關單位，全交由聰明接收、掌管。
後來因為門戶之見，杜聰明被迫離開了台大醫學院。這時除了他的學生們，還有一個衷心支持他照顧他的人；張純純！
聰明發現純純對自己的愛意多年不變之後，依舊斷然的拒絕了純純。因為聰明不想對雙隨有任何意識與行為上的背叛！受到拒絕的純純心中雖然有恨，卻只能怨自己晚來一步，與杜聰明終究有情無緣，在心中試圖將情愛昇華為友誼…。
之後，杜聰明於1954年更成立了「高雄醫學院」，其中最令人印象深刻的便是催生「山地醫生醫學專科班」，達成了『終結台灣無醫村』的理想，說他是「台灣一代醫者」，一點也不過份。
聰明與雙隨做了整整四十六年的夫妻，1986年，在聰明離開高醫準備和雙隨頤養天年之際，雙隨卻因為腦溢血而去世。杜聰明的晚年對雙隨的思念透過詩篇不斷的發表出來……