En 1969, Hunter "Patch" Adams tiene tendencias suicidas y se interna en una institución mental. Una vez allí, descubre que el uso del humor, en lugar de la psicoterapia centrada en el médico, ayuda mejor a sus compañeros y le proporciona un nuevo propósito en la vida. Por ello, quiere convertirse en médico y, dos años después, se matricula en la Facultad de Medicina de Virginia (ahora conocida como Escuela de Medicina de la VCU) como el estudiante de primer año más antiguo. Cuestiona el enfoque desalmado de la escuela en cuanto a la atención médica, en particular el hecho de que los estudiantes no trabajen con los pacientes hasta su tercer año, así como los métodos del decano de la escuela, Walcott, que siente una aversión instantánea por Patch y cree que los médicos deben tratar a los pacientes a su manera y no hacerse amigos de ellos. Debido a esto y a incidentes como montar un modelo gigante de piernas de papel maché con estribos durante una conferencia de obstetricia, es expulsado de la facultad de medicina, aunque más tarde es readmitido cuando se hace evidente para la facultad que sus métodos poco convencionales suelen mejorar la salud de sus pacientes. Adams anima a los estudiantes de medicina a colaborar estrechamente con las enfermeras, a aprender pronto las técnicas de entrevista y defiende que la muerte debe tratarse con dignidad y, a veces, incluso con humor.

Patch entabla una amistad con su compañera Carin Fisher y, durante su tercer año como estudiantes de medicina, desarrolla su idea de crear una clínica médica basada en su filosofía de tratar a los pacientes con humor y compasión. ¡Con la ayuda de Arthur Mendelson, un hombre adinerado que fue un paciente que Patch conoció durante su estancia en el psiquiátrico, compra 105 acres (42 hectáreas) en Virginia Occidental para construir el futuro Instituto Gesundheit! Instituto. Junto con Carin, el estudiante de medicina Truman Schiff y algunos viejos amigos, renueva una vieja casa de campo para convertirla en una clínica. Cuando consiguen que la clínica funcione, atienden a pacientes sin seguro médico y realizan sketches cómicos para ellos.

La amistad de Patch con Carin pronto se convierte en un romance. Cuando ella le cuenta que ha sido víctima de abusos cuando era niña, Patch la consuela y le asegura que puede superar su dolor ayudando a los demás. Animada, Carin quiere ayudar a un paciente perturbado, Lawrence "Larry" Silver. Sin embargo, Larry asesina a Carin y luego se suicida. Patch se siente culpable por la muerte de Carin y comienza a cuestionar la bondad de la humanidad. De pie en un acantilado, contempla el suicidio de nuevo y pide a Dios una explicación. Entonces ve una mariposa que le recuerda que Carin siempre había deseado ser una oruga que pudiera convertirse en mariposa y volar. La mariposa se posa en su bolsa médica y en su camisa antes de salir volando. Con el ánimo reanimado, Patch decide dedicar su trabajo a su memoria.

Walcott acaba descubriendo que Patch ha estado dirigiendo una clínica y practicando la medicina sin licencia e intenta expulsarlo de nuevo por ello, así como por las quejas de que ha incomodado a sus pacientes (lo que obviamente no es cierto). Desesperado por demostrar que Walcott se equivoca, Patch presenta una queja ante la junta médica estatal por consejo de su antiguo compañero de la facultad de medicina, el conservador Mitch Roman. Patch consigue convencer a la junta de que debe tratar tanto el espíritu como el cuerpo. La junta, aunque sigue considerando cuestionables algunos de sus métodos, le permite graduarse y recibe una gran ovación de la abarrotada sala de audiencias.

En la graduación, Patch recibe su diploma y, haciendo una reverencia a los profesores y al público, revela que está desnudo debajo de la toga.