唯織（窪田正孝）は、辻村（鈴木伸之）が杏（本田翼）を美術館デートに誘ったと知り、動揺していた。
唯織の前にやってきた辻村は、杏に思いを伝えたことを明かすと「僕の方が一歩リードです」と告げる。

同じ頃、軒下（浜野謙太）は、マッチングアプリで知り合った絶世の美女からデートの約束をすっぽかされて荒れていた。
その日、軒下は、右足にギプスをはめた入院患者・荒井和真（萩原利久）のレントゲン検査をする。
その際、和真に付き添っていた幼なじみの宮本すみれ（堀田真由）が、軒下のＩＤを見て、声をかけてきた。
軒下とのデートをすっぽかした絶世の美女とは、すみれだったのだ。
すみれは、和真がスケートボードの練習中に転倒してケガをしたと聞き、病院まで付き添ったせいでデートに行けなかったことを軒下にわびると「早くお会いしたいと思っていた」と偶然の出会いを喜んだ。
事情を知り、すっかりご機嫌になる軒下。
すみれは「埋め合わせがしたい」と言って軒下をデートに誘う。

そんな折、唯織は、すみれが和真と別の入院患者を見間違える場面に出くわす。
するとそのとき、近くにいた外来患者の丸井耕吉（温水洋一）が激しくせき込んで倒れた。
唯織たちは、ただちに丸井のレントゲン検査を行うが、喫煙歴50年という丸井の右下肺には腫瘤（しゅりゅう）影が見られ......。

唯織（窪田正孝）たちのもとへ、陸上大会中にてんかん発作を起こして転倒し、頭部を強打したという12歳の小学生のＣＴ検査依頼が入る。
その小学生・速川走太（長野蒼大）は、ともに陸上のオリンピック選手だった一郎（眞島秀和）と叶恵（入山法子）を両親に持ち、ひとつ下の妹・花恋（白鳥玉季）とともに数々の大会で優勝するなど、日本陸上界の未来を担う才能として注目されている選手だった。

走太は、てんかんの治療中で、以前から甘春総合病院の脳外科に通院していた。
走太のＣＴ画像を読影した杏（本田翼）は、薬物療法がうまくいかなくなっているため、外科手術を選択する可能性に言及する。
そこで唯織は、少しでも治療の選択肢を増やすために、詳しい検査をしてはどうかと提案するが......。

同じころ、裕乃（広瀬アリス）は、庭木の手入れ中に転落したという患者・柳田哲平（きたろう）の検査を担当する。
だが柳田は異常もないのに、いちいち大げさに騒ぎ立て、裕乃を困惑させる。
「世の中には、どうしても治したくても、治せない人だっているのに...」。
そんな世の中の不条理に憤りも覚える裕乃だったが...。

五十嵐唯織（窪田正孝）は、"写真には必ず真実が映る"、と信じる診療放射線技師。
アメリカで最も権威ある放射線科医・ピレス教授から才能を認められた唯織は、ずっと思いを寄せていた幼なじみの甘春杏（本田翼）が放射線科医として勤務する甘春総合病院に採用された。
医師免許も持つ唯織は、その天才的な読影能力を発揮すると、新人放射線技師の広瀬裕乃（広瀬アリス）や、放射線技師長の小野寺俊夫（遠藤憲一）ら、"ラジエーションハウス"の仲間たちと力を合わせ、数々の患者の命を救った。

そして、ピレス教授から、人工知能を使った読影補助ソフトの開発プロジェクトに誘われた唯織は、渡米を決意し、仲間たちに別れを告げた。
杏は、そんな唯織に「あなたが手出しできないくらい優秀な放射線科医になってみせます。だから...必ず戻ってきてください」と約束する。

その約束から2年後――。
プロジェクトが一段落した唯織は、日本に帰国し、甘春総合病院への復帰を望んでいた。
だが、甘春総合病院は、院長だった大森渚（和久井映見）の後を引き継いだ新院長の灰島将人が病院の合理化を実施。「放射線科医はいらない」と言い出し、読影はすべて外部の「遠隔画像診断センター」に委託してしまう。
それに伴い、ラジエーションハウスも規模が縮小され、黒羽たまき（山口紗弥加）、軒下吾郎（浜野謙太）、威能圭（丸山智己）、悠木倫（矢野聖人）は、甘春総合病院を辞め、それぞれ別の病院などに転職していた。

そんなある日、ヴァイオリニストの宝生真凛がリサイタル中に倒れるという事態が起きる。
客席にいた灰島は、彼女を甘春総合病院へ救急搬送することに...。

一方、裕乃は、最近様子がおかしかった小野寺が認知症予備軍と診断されたことを知り、たまきや軒下らに助けを求める。
小野寺が今まで通りに仕事を続けていくためには周りのサポートが必要、と考えたからの行動だった。しかし、たまきたちの反応は冷たく......。
同じころ、唯織は、杏の父親でもある元院長の甘春正一（佐戸井けん太）を訪ねていた。
そこで唯織は、杏がすでに甘春総合病院にいないことを知る。
そんな折、仕事を終えて帰路についた杏は、妊娠中の森迫由美（森カンナ）が腹痛に襲われ苦しそうにしているところに遭遇する。
由美は、かつて唯織たちがその命を救った世界的な写真家・菊島亨（イッセー尾形）の娘だった。そこに唯織が現れ......。