Biopic sur le funambule français Philippe Petit, célèbre pour avoir joint en 1974 les deux tours du World Trade Center sur un fil, suspendu au-dessus du vide...
Eté 1983. Elio Perlman, dix-sept ans, passe ses vacances dans la villa du XVIIe siècle que possède sa famille en Italie, à jouer de la musique classique, à lire et à flirter avec son amie Marzia.
Atteint du syndrome d'Asperger ainsi que de celui du savant, le chirurgien Shaun Murphy, fraîchement diplômé, rejoint un prestigieux hôpital de San José.