Надя Чудова — выпускница престижного московского медакадемии, которая после учебы принимает неожиданное решение: возвращается в родной провинциальный городок, чтобы работать в местной больнице. Когда-то именно здесь её спас талантливый хирург Андрей Крылов, ставший для неё примером. Надя кажется окружающей чудачкой: она носит яркие вещи, говорит нестандартно и часто действует импульсивно. Но за этой эксцентричностью скрывается уникальный дар — синестезия, нейрологический феномен, появившийся после аварии в юности. Девушка буквально видит болезни: каждая патология окрашивается для неё в определенный цвет или звук. Это позволяет ей ставить диагнозы, недоступные обычным врачам. Однако необычные способности вызывают у коллег лишь иронию и насмешки. Только Андрей Крылов разглядел в Наде настоящего таланта. Сериал «Чудо-доктор» рассказывает о том, как трудно быть непохожим на других, о силе дара и о том, что настоящий врач — это не просто профессия, а призвание.