Marcus Welby ist ein erfahrener Arzt für Allgemein-Medizin in Santa Monica, Kalifornien. Er ist bei seinen Patienten besonders wegen seiner Zuneigung und Fürsorge beliebt. Steven Kiley ist sein junger, engagierter Assistent und Neurologe. Welby bevorzugt die unorthodoxe Methode, Kiley sucht in seinem jugendlichen Eifer Rat in der wissenschaftlichen Medizin. Welby behandelt nicht nur die Leiden seiner Patienten, er sieht auch deren Psyche zusammen mit dessen familiärem Umfeld. Er behandelt Krankheiten jeder Art, von Tumoren über Herzinfarkten bis hin zur Drogensucht. Die Krankenschwestern Consuelo Lopez und Kathleen Faverty stehen dem Arzt hilfreich zur Seite. Dr. Welby ist nicht verheiratet und hat am Anfang der Serie ein kurzes Verhältnis mit Myra Sherwood. Später taucht seine verheiratet Tochter Sandy mit ihrem Sohn Phil auf. Dr. Kiley dagegen hat mehr Glück in der Liebe: Gegen Ende der Serie heiratet er Janet Blake, Public Relations-Sprecherin des Hope Memorial Krankenhauses.