Москва, 1966 год. Лев Григорьевич Преображенский, талантливый челюстно-лицевой хирург, профессор, мечтает создать первый с СССР Институт красоты, но постоянно натыкается на непонимание чиновников от науки. Пока же ему приходится трудиться в рядовом челюстно-лицевом отделении, где хватает своих проблем, а тут еще молодой хирург Игорь Зорин периодически проворачивает «левые» операции, чем постоянно навлекает на себя гнев Преображенского, вынужденного, в итоге, уволить Игоря. На личном фронте у Льва Григорьевича тоже не все гладко: Преображенский тяготится служебным романом с медсестрой Люсей, плюс, родная сестра, Зося, «выкидывает фортель», знакомя брата со своим очередным поклонником — простым работягой Геной. Относительное равновесие в жизни Преображенского нарушает внезапное вторжение всемогущего КГБ — одному важному человеку срочно требуется хирургическая помощь, квалифицированно оказать которую могут лишь Лев Григорьевич и… уволенный накануне Зорин. Вчерашние враги вынуждены объединиться, операция проходит успешно, и Преображенский получает от Комитета госбезопасности предложение, от которого невозможно отказаться…
Проходит месяц. Преображенский со своей командой обживается в новом Экспериментальном отделении пластической хирургии — передовом учреждении, открытом под негласным контролем КГБ. Лев Григорьевич не знает, чего конкретно хотят от него спецслужбы, но понимает, что когда-нибудь за такое покровительство придется заплатить высокую цену. У Отделения появляются первые высокопоставленные клиенты, работа кипит, однако Преображенскому не дает покоя роман сестры с «простым слесарем» Геной. У него рождается план: Лев Григорьевич предлагает Зорину жениться на Зосе, ведь рано или поздно одному из сотрудников Отделения КГБ даст добро на зарубежную командировку по обмену опытом, и Игорь, выехав вместе с молодой женой, сможет осуществить свою давнюю мечту — остаться на Западе. Зося же, в свою очередь, сделает себе пластическую операцию по удалению шрама от ожога, которую в ближайшие годы невозможно будет осуществить в СССР…
Преображенский расстраивает отношения Зоси с Геной, подкупив молодого человека, и пытается подтолкнуть сестру к Зорину. Игорь придумывает новаторскую методику и вместе с коллегами осуществляет прорывную операцию капризной и властной кинозвезде — Алле Марьяновой. Радость от научных открытий омрачает тот факт, что КГБ контролирует каждый шаг врачей Отделения. Зорин отправляется на первое свидание с Зосей, а, вернувшись домой, узнает, что его мать параллельно пытается устроить личную жизнь сына, и даже подыскала ему «подходящую партию». Тем временем Льва Григорьевича настигает прошлое в лице знакомого еще по фронтовым временам криминального авторитета Гелы. Гела получил на бандитской разборке пулю в живот, и Преображенский встает к операционному столу…
Сотрудники Экспериментального отделения готовятся к празднованию 45-летия Льва Григорьевича, но самого Преображенского вся эта кутерьма лишь раздражает — он не любит шумных застолий, которые отвлекают от работы. Очередная блестящая операция, очередное бюрократическое давление, на этот раз — со стороны Министерства здравоохранения. Мать Зорина, вопреки желаниям сына, продолжает «устраивать его личную жизнь», а у Льва Григорьевича внезапно начинается бурный роман с его пациенткой Мариной. Взвалившая на свои плечи организацию праздника — деятельная администратор Галина Ефимовна, вынуждена «учить жизни» молодую и неопытную подругу Преображенского, Люсю — та оказалась совсем не готова к появлению соперницы и совершенно не понимает, как удержать выпорхнувшее из рук счастье…
Зорин делает Зосе предложение выйти за него замуж и поехать за границу. Зося сделает себе операцию и вернется к Гене, а Зорин останется строить карьеру. Галина Ефимовна выясняет, что Левонян серьезно болен и вынужден гасить мучительные приступы с помощью наркотиков. В клинике появляется крупный партийный чиновник с Кавказа и обращается к Преображенскому с крайне деликатной просьбой. Вепрев давит на Льва Григорьевича — он должен согласовывать с Минздравом каждый свой шаг. Жена Вепрева продолжает атаковать Зорина — ей нужна «такая же грудь, как у Марьяновой». Гена намеренно травмирует себе руку, чтобы привлечь внимание Зоси. Зорин осуществляет блестящую операцию, предотвратив ампутацию пальцев. Люся понимает, что единственный способ удержать Преображенского — общий ребенок. Марина знакомит Льва со своим бывшим мужем Владимиром и доселе неизвестной ему жизнью московской богемы.
Преображенский выясняет, что в клинике работает осведомитель, и Комитету известно обо всех действиях коллектива. КГБ соглашается отправить одного из хирургов на стажировку в ГДР, и Лев Григорьевич торопит Зорина с женитьбой на Зосе. Вепрев начинает «копать» под Преображенского и предлагает Зорину присмотреться к посту заведующего отделением. Кац приводит к Левоняну на операцию семилетнего Мишу, но Армена Ашотовича отвлекает Лев Григорьевич — тому нездоровится, и он просит Левоняна подменить его на важной операции. О мальчике забывают, он пропадает. Левонян обращается к Кацу за помощью, тот предлагает поискать ребенка … на кладбище. Левонян понимает, что Миша — сын Каца. Преображенский решает рассказать Люсе о своих отношениях с Мариной, но девушка действует на опережение и врет, что беременна. Лев Григорьевич принимает решение: долг должен победить чувства.
Левонян забирает маленького Мишу к себе домой — мальчик наотрез отказывается идти ночевать к Кацу. Преображенский заинтересовывается его случаем, предлагает передовое решение, и проводит успешную операцию. Левонян с Львом Григорьевичем помогают Кацу наладить отношения с сыном. Сергей Сергеевич угрожает Вепреву — только КГБ может контролировать действия Преображенского и его клиники! Зорин готовится к коррекции груди Вепревой и выменивает у сотрудника секретного НИИ дефицитный силикон на не менее дефицитные американские джинсы. Лев Григорьевич приезжает на перевязку к Геле и дает понять, что знает об убийстве своего невольного коллеги по операции. Гела пытается угрожать, но Преображенский предупреждает — он под защитой КГБ. Зорин пытается завоевать доверие Зоси, но случайная встреча с Наташей ставит их отношения под удар. Лев рассказывает Марине о том, что Люся беременна, и он обязан быть рядом с ней, однако та не в силах его отпустить.
Преображенский понимает, что теряет зрение и скоро не сможет оперировать. Льву Григорьевичу необходимо лечь в стационар, но он не готов оставлять клинику в столь ответственный момент. В сборной СССР по хоккею ЧП — пострадал форвард. Преображенский берется поставить нападающего на ноги буквально за две недели. Зорин делает очередную новаторскую операцию жене самого Вепрева. Ни чиновник, ни Лев Григорьевич не имеют об этом ни малейшего понятия. Люся выясняет, что беременна, и Вадим начинает ее шантажировать: если он не получит обещанные деньги, то Преображенский узнает об их отношениях. Наташа приходит в гости к матери Зорина и объявляет, что у них скоро свадьба, чем ставит Игоря в крайне неловкое положение. А Гена решает «подложить свинью» конкуренту и уродует прооперированную Зориным руку. Молодого хирурга ждут серьезные неприятности. Марина подкарауливает Льва у дома. Она нетрезва и собирается сказать ему что-то крайне важное.