En la Europa medieval, la Iglesia lucha contra la "magia negra". Los conocimientos médicos de médicos griegos como Hipócrates y Galeno se habían perdido en la medicina de la Europa medieval. En la Inglaterra del siglo XI, los cirujanos barberos itinerantes intentaban proporcionar atención médica a la población ordinaria, a menudo con el riesgo de que la Iglesia los persiguiera por brujería.

Robert Cole tiene un don extraordinario, ya que puede percibir cuando alguien que no recibe tratamiento tiene una enfermedad terminal. Se da cuenta de ello por primera vez cuando lo siente de pequeño, cuando su madre enferma se está muriendo de un mal de costado, enfermedad que él desconocía. El joven huérfano se une a un barbero-cirujano itinerante que se hace llamar Barber. Barber le enseña los fundamentos de la medicina medieval, con servicios como la terapia de ventosas, la sangría y la extracción dental. Incluso como aprendiz, Rob reconoce las limitaciones de estas sencillas prácticas. Cuando Barber sufre una catarata, Rob consulta por él a un Medicus. Este médico judío cura completamente a Barber de sus cataratas. Aprende un poco de la cultura judía. Habla con dos niños, Jesse y Benjamin. Allí, Rob ve por primera vez un mapamundi, y se entera del famoso Ibn Sina, que enseña medicina en la lejana Persia kakuyid. Así que decide formarse allí para convertirse en médico. Durante la Edad de Oro islámica, la medicina en el mundo islámico medieval está mucho más avanzada que en Europa. El médico, científico y filósofo Ibn Sina enseña en Isfahan, la escuela más importante para los aspirantes a médicos en el mundo en esa época.

A Rob le dicen que los cristianos tienen prohibida la entrada en tierras musulmanas, mientras que los judíos son tolerados. Al llegar a Egipto, Rob se circuncida y se hace llamar Jesse ben Benjamin, haciéndose pasar por judío (Rob es, en realidad, cristiano). En una caravana conoce a Rebecca, que le lee un libro sobre Aladino y Simbad el Marino. La caravana sufre una tormenta de arena, por lo que Rob casi muere. Al llegar a Isfahan, pide el ingreso en el hospital y la escuela de Ibn Sina, donde es rechazado y expulsado y golpeado por los guardias. Tirado en la calle con un corte y una contusión es encontrado por el guardián, por lo que es acogido como paciente.

En un bimaristan (hospital) y madrasa (colegio), es tratado por Ibn Sina y admitido como estudiante para aprender los fundamentos de la medicina científica, así como otras ciencias y filosofía (incluida la aristotélica y la islámica). Rob aprende a realizar una historia clínica y un examen médico que incluye el diagnóstico del pulso, el tratamiento con sanguijuelas, el uso del opio, incluido el efecto analgésico, y los procedimientos quirúrgicos. Después de que el Sha rechace un tratado de paz con los selyúcidas, éstos envían a un hombre infectado con la peste negra para infectar deliberadamente la ciudad. Miles de personas comienzan a morir tras ser atendidas por Ibn Sina y sus estudiantes. Sólo gracias al descubrimiento de Rob y a la rápida aplicación de principios higiénicos básicos, la peste se supera. Rob sugiere que las pulgas de las ratas orientales pueden ser las portadoras de la Peste Negra, y con veneno para ratas se puede suprimir la plaga. Rob se reencuentra con Rebecca, que ha contraído la peste, y consigue establecer un vínculo con ella, ya que su marido abandona temporalmente la ciudad, dejando que ella enferme. Rob la cuida y Rebecca se recupera por completo, y ella y Rob se involucran románticamente y mantienen relaciones sexuales extramatrimoniales justo antes de que Rebecca deba volver con su marido, que ha regresado a la ciudad. Como resultado, Rebecca queda embarazada y su marido acaba descubriéndolo, lo que la lleva a ser condenada a muerte por lapidación.

Las religiones cristiana, judía e islámica influyen en la evaluación de la ciencia médica, y se desata un conflicto por la valoración ética de la autopsia del cuerpo humano. Cuando un zoroastriano muere de una enfermedad lateral, Rob se entera por él de que el zoroastrismo no prohíbe que un adepto se someta a una autopsia después de la muerte. Rob realiza en secreto la autopsia de su cuerpo para profundizar en sus conocimientos de anatomía y descubrir el apéndice vermiforme inflamado. Cuando los mulás descubren lo que ha hecho, tanto Rob como Ibn Sina son condenados a muerte por nigromancia. Rebecca está a punto de ser lapidada por adulterio, cuando el Sha se ve afectado por una enfermedad lateral. Rob e Ibn Sina son liberados para que Rob realice una apendicectomía, con anestesia, al Sha. Antes de comenzar la operación, Rob se encarga de rescatar a Rebeca de su inminente ejecución.

Los mulás traicionan a Isfahan ante los selyúcidas, ya que quieren expulsar de la ciudad a la comunidad judía y a la madrasa de Ibn Sina. Los soldados mulás llegan entonces para atacar el hospital. Ibn Sina se dirige a la biblioteca en llamas y transfiere sus escritos médicos a Rob Cole, y también le otorga el título de médico "Hakim". Ibn Sina se queda para morir en la biblioteca en llamas.

Rob Cole, al igual que otros, escapa a través de una puerta de la que el Sha les ha hablado mientras él y sus hombres van a hacer una última resistencia contra los selyúcidas. Rob regresa con Rebecca, como su esposa, a Londres y establece un hospital. El viejo barbero, primer maestro de Cole, se entera por un niño del regreso y la fama de su antiguo alumno. El barbero le pide al niño que le lleve a ver a su antiguo alumno mientras la película termina.