紅軍總醫院院長傅連璋與陳真仁主任結婚，來邀請馬德海參加婚禮，警衛員三斤半說馬博士每次參加完婚禮總是觸景生情，想起自己心愛的姑娘蘇菲，傅院長誤以為是他認識的一位已經結婚的蘇菲。婚禮上朱德彭德懷發言后，馬德海說，自己的一個夢想和愿望是找一位中國姑娘做妻子。

西安事變后國共談判，國民黨允許共產黨成立邊區政府，黨中央指揮部將遷移到延安。行軍路上有一位戰士暈倒，在沒有藥品的情況下馬德海束手無策，張大夫用幾根銀針就讓戰士蘇醒過來，還說自己這點簡單的中醫術是李主任教的。馬德海感覺到針炙的神奇，并且對李主任刮目相看，想向李主任學習針炙。李主任以馬博士是學習西醫的，不能理解中醫理論為由，拒絕向馬德海傳授針炙。

蘇菲遇見從監獄釋放出來的洪云飛，他稱是西安事變引向的國共合作把他放出來的，并說宋貞娣是叛徒。蘇菲和同學來到穿著裘皮大衣、住在洋房里的宋貞娣，質問她為什么叛變。宋貞娣提醒蘇菲，不要太幼稚，隨便相信別人，暗示她當心洪云飛。

馬德海無意中聽三斤半說蘇菲已經嫁人了，傷心痛苦，去找傅院長求證。

馬海德回到延安，根據自己的實地考察，寫了一份詳盡的《蘇區醫療衛生工作考察報告》，既肯定了紅軍醫院的現有成績，也提出了改進蘇區醫療衛生工作的建議。之后，他被任命為軍委衛生部顧問，并批準他加人中國共產黨。

中央派馬海德回上海，假借在西安開辦醫院為名，采買物品，幫助蘇區解決藥品和醫療器械短缺的問題，馬海德欣然受命。

回上海之前，警衛員三斤半建議馬德海不要帶走手墜和相片，理由是因為蘇菲已經嫁人。

馬德海回到上海，見到宋慶齡，說明了紅軍現有缺醫少藥的情況，急需建立正規醫院，成立醫護學校，請求得到國際社會的援助。

蘇菲一直陷入誤會當中，把洪云飛當成受迫害的人，同情下不禁產生了感情，想向馬德海要回手墜。蘇菲的同學找到馬德海的診所幫她要手墜，馬德海終于知道他的蘇菲并沒有嫁人，感到非常激動。馬德海找到蘇菲的學校，見到蘇菲，并邀請她和同學吃飯，可是，并沒有一個人來赴約。

馬德海找到美國領事館的朋友，假稱自己要在古都西安開一家診所，并拿出一萬美元購買藥品和醫療器械，朋友欣然同意。

日本侵略者對中國軍隊發動了進攻，上海日租界的日軍也加強了戒備，馬海德必須馬上離開上海。蘇菲的學校也接到上級命令馬上轉移。馬海德去學校劇社和蘇菲道別，卻發現已經人去樓空。馬德海和蘇菲再次失去了聯系。

馬德海帶著藥品回到延安，發現三斤半把蘇菲的手墜送給了凌護士長，希望促成馬德海和凌護士長的姻緣。雖然凌護士長表示同意，馬德海還是委婉拒絕了凌護士長，并要回手墜。

馬德海給一位傷員手術時發現，因為路上用了二十個小時，傷員已經錯過了治療時間，不幸犧牲。馬德海為了搶救更多傷員的生命，建議將野戰醫院手術室設立在戰場附近的隱蔽場所，卻因為轉移不便太危險，受到李寧遠副院長的反對。

抗日戰爭爆發，紅軍改編為八路軍，向山西前線開拔，受到總司令的首肯，馬海德親自帶領一支醫療小分隊跟隨部隊上了戰場。

對日戰斗打響了，傷員一個接一個地從前線抬下來，其中還有一個自殺未遂的日本兵。馬德海和李寧遠、凌護士長爭吵起來，他們表示，自己的傷病員都沒來得及搶救，怎么能搶救侵略中國、殺害中國人民的日本兵。但在馬德遠看來，這個日本兵只是一名傷員，他作為醫生的職業道德要對每一個生命負責，必須要救治這名日本人。在馬海德的堅持下，日本兵原田的手術順利完成。

馬海德的警衛員三斤半意外地在八路軍總部碰到哥哥秤砣，他現在是八路軍總部警衛連連長。三斤半告訴秤砣他以前帶的士兵三娃為了掩護馬德海，被飛機投擲的炸彈炸死的消息，秤砣感到很沉重。

三斤半曾經告訴馬德海他的哥哥秤砣結婚六年沒有生娃的事，馬德海為秤砣看病，說他的病只需動一個十分鐘的小手術，再休息三五天就可以治好。秤砣不相信科學，害怕做手術急忙逃走。彭德懷給秤砣做思想工作，命令他去馬博士處做手術，秤砣只好答應完成任務。

救治的日本俘虜名叫原田，是日本產經新聞的記者。因為這是八路軍這次戰役抓獲的第一名俘虜，彭德懷要馬德海防止原田再次自殺，給他做思想工作，以便日后為中國做反戰宣傳。

中央敵工部要求把日軍記者原田送到延安，由秤砣帶領部隊護送，同行的還有從上海到太原來的青抗會干部洪云飛。途中，他們與日軍的一個運輸部隊遭遇。原田搶奪三斤半的槍鳴槍示意，引起了日軍的注意。

在掩護轉移的戰斗中，秤砣后胸部中彈。洪云飛害怕再被日軍襲擊，要求放棄重傷員，馬海德堅持要救秤砣。