ภาคต่อซีรีส์แพทย์ยอดฮิต "ดอกเตอร์โรแมนติก ปี 2" ที่มาสานต่อความสำเร็จการันตีด้วยเรตติ้งสูงถึง 27.1% ส่งผลให้มีการประกาศสร้างซีซั่น 3 เป็นที่เรียบร้อย โดยในซีซั่น 2 นี้ หลังจากที่แพทย์หลายคนลาออกไป อาจารย์คิมซาบู (ฮันซอกกยู) จึงต้องเร่งหาแพทย์ฝีมือดีมาร่วมทำงานที่โรงพยาบาลทลดัม และเขาได้พบกับซออูจิน (อันฮโยซอบ) ศัลยแพทย์ฝีมือดีแต่ถูกไล่ออกจากโรงพยาบาล เพราะเป็นคนที่เถรตรงในหน้าที่การงานจนสร้างความไม่พอใจให้แพทย์คนอื่น ซออูจินตกลงมาทำงานที่โรงพยาบาลทลดัมเพื่อใช้หนี้ และการเข้ามาทำงานที่นี่ทำให้เขาได้เจอกับเพื่อนสมัยเรียน ชาอึนแจ (อีซองคยอง) ศัลยแพทย์ทรวงอกที่เก่งกาจด้านทฤษฎีแต่ไม่สามารถผ่าตัดจริงได้ เพราะเมื่อเห็นเลือดจะเกิดอาการคลื่นไส้และหน้ามืดจนเป็นลม ความผิดพลาดในห้องผ่าตัดทำให้ชาอึนแจถูกส่งมาทำงานที่โรงพยาบาลทลดัม ทั้งสองได้เข้ามาเป็นลูกศิษย์ของอาจารย์คิมซาบู และเรียนรู้วิธีการรักษาคนไข้แบบ “โรแมนติก”