とある地方都市の港町――。汐見崎市民病院の内科医・春木奈緒（榮倉奈々）と造船所で働く園田修司（赤楚衛二）。奈緒は、トラブルメーカーの兄・亮介（木村達成）が原因で、遠回りしながら念願の医師になる。しかし３年が経った今、当初の熱い志を失いかけるほどの激務で、心も体もすっかり疲弊。ジレンマを抱えながら、“診察をこなす”だけの日々を送っていた。 そんなある日、重い病で入院中の患者・園田絵里（宮﨑優）の担当になった奈緒は、彼女の年の離れた兄・修司と出会う。そして修司が、祖母・さと江（竹下景子）との生活に加え、絵里の医療費までその肩にのしかかる中、造船所で身を粉にして働いていることを知る。 医師と患者の家族として出会った奈緒と修司だが、ある誤解から第一印象は最悪。しかし、献身的に絵里を支える修司の想いに打たれた奈緒は、さまざまな治療法を模索するなど、積極的に２人に関わり始める。修司もまた、真摯に治療と向き合う奈緒の姿を目の当たりにし、心がほぐれていく。 患者やその家族に深入りし過ぎではないか…。周囲の心配をよそに、奈緒と修司の距離は少しずつ近づいていく。そしてそれは、決して許されることのない恋の始まりでもあった――。 そんな中、トラブルを起こして以来、消息不明だった兄の亮介が18年ぶりに姿を現して…!? 問題児の“兄”に振り回される“妹”奈緒と、重篤な病と闘う“妹”を支える“兄”修司。 これは、医師と患者の家族として出会った２人の“許されざる恋”の物語。 消せない罪を背負った２組の“あにいもうと”の数奇な運命が、ついに交わり始める――。

市民病院の医師・春木奈緒（榮倉奈々）は、造船所で働く園田修司（赤楚衛二）の妹で、重い病で入院している絵里（宮﨑優）の担当医になる。医師と患者の家族という立場ながら、互いを知るにつれ、奈緒と修司の距離は縮まっていく。 そんなある日、修司の家が火事になり、夕食の支度をしていた祖母・さと江（竹下景子）が救急搬送。しかし、懸命の治療もむなしく、帰らぬ人となる――。 さと江の葬儀に参列した奈緒は、会場の裏手で修司が女性と言い争っているところを目撃。また、その女性が病室の外から絵里を見つめている場面に出くわし、彼女が２人の母親・真里子（赤間麻里子）だと知る。 その頃、汐見崎警察署では、現場の写真を見た刑事の山本旺志郎（高橋克実）が、修司の家の火災は本当に失火が原因なのだろうか、と疑い始める。山本の目は、火元とされている台所とは別に、かすかに残る不審な痕跡を見据えていたのだ。事故か、それとも――。 一方、燃えさかる修司の家を遠巻きに見ていた人だかりの中に、問題を起こして以来、消息不明だった兄・亮介（木村達成）の姿を見つけ、自分の人生をめちゃくちゃにした兄がなぜそこにいたのか、一体何をしようとしているのか…不安に駆られる奈緒――。 祖母が亡くなった際、黙って自分を支えてくれた奈緒が、兄のことで取り乱す姿を目の当たりにした修司は、雨の中、彼女を追って駆け出す…！ そんな中、絵里が日本でも有数の希少がんの権威・沢辺祐二（仲村トオル）が行う治験の対象者に選ばれる。しかし、大喜びで報告する奈緒と修司の姿に、絵里は２人の距離がさらに縮まっていることを感じ取る。お兄ちゃんはいつも私だけを見ていてくれていたのに――。フツフツと嫉妬心が湧き上がってきた絵里は治験を拒否。必死に説得を続ける２人に、「病気なのは私なのに！　なんでふたりが決めるの！」と、抑えきれない苛立ちをぶつけて…!? 修司の大切な人を奪った火事は事故なのか？　それとも――。 深まっていく愛と疑惑。２組の兄・妹の周囲に漂い始めた不協和音。 許されざる愛は悲劇の始まりなのか…。 ついに交わり始めた４人の運命が急速に動き始める――。

治験を開始した園田絵里（宮﨑優）が最初の投薬を受けて１カ月――。予想以上の効果が出て、病状は快方に向かい始める。担当医・春木奈緒（榮倉奈々）の報告に、絵里と兄の修司（赤楚衛二）は大喜び。奈緒は、絵里から修司の新しい家に行きたいから外泊許可を出してほしいと懇願される。 治験を推し進める日本有数の名医・沢辺祐二（仲村トオル）に相談し、絵里の外泊を許可した奈緒は、修司が絵里のベッドを準備するのを手伝うことに。冗談を言って笑い合う、そんな楽しいひとときを過ごす２人――。 医師と患者の家族は近づきすぎてはいけない…頭では理解しているものの、修司と一緒にいると心がほぐれていく――。奈緒が穏やかな気持ちで帰宅すると、そこには母・令子（原田美枝子）と、なぜか兄・亮介（木村達成）がいた。激しい怒りがこみ上げ、声を荒らげる奈緒だが、兄妹の和解を望む令子から、亮介が姿を消して以降、18年間隠してきたという衝撃的な秘密を打ち明けられて…。 そんな中、待望の外泊日を迎えた絵里は、修司に病気のせいで卒業できなかった学校に連れて行ってほしいと頼む。すると、出発しようとした２人の前に奈緒が現れ、心配だから自分も同行するという。そんな奈緒をうれしそうに受け入れる修司に、絵里はモヤモヤ。楽しそうに言葉を交わす２人の姿を目の当たりにし、激しく嫉妬した絵里は、突然「海に行きたい」とワガママを言い始める。そして海に着いた途端、全力疾走！　慌てて制止しようとした奈緒と修司に、「わかってないくせに！ 私のことなんて、何も!!」と、ひとりで抱えてきた不安や孤独、行き場のない不満をぶちまけるのだが…!? 一方、汐見崎警察署の刑事の山本旺志郎（高橋克実）は、修司の家の火災以降、リゾート開発に向けた土地買収が急ピッチで進んでいることを突き止める。この買収には亮介のディベロッパーが関わっており、点と線がつながり始め…！

「汐見崎市民病院」の医師・春木奈緒（榮倉奈々）は、園田修司（赤楚衛二）の妹で担当している患者・絵里（宮﨑優）の検査結果を見て愕然とする。治験の投薬によって一度は快方に向かい始めたものの、腫瘍が肺に転移していたのだ。意を決した奈緒は、修司を呼び出してこの事実を告げる。勘がいい絵里には隠さずに話した方がいいという奈緒に、修司は猛反発。さらに、追い打ちをかけるように、「京南大学横浜病院」の医師・沢辺祐二（仲村トオル）から治験打ち切りの通告が――。 つらい気持ちを押し殺し、奈緒は修司と絵里に報告。大きなショックを受けながらも、気丈に振る舞う絵里だが、病室に戻ると涙が止まらず…。そしてその後、体調が悪化していく中、奈緒にある“約束”を持ちかけて…。 一方、「君なら大丈夫」という沢辺の言葉を頼りに治験を続けてきた絵里を想い、怒りを覚えた修司は、奈緒にやり場のない感情を爆発させる。看護師長・木村優子（富田靖子）から、患者の家族と親しくしすぎるのはよくないと諭された奈緒は、ためらいながらも、そっと修司に寄り添うしかなく――。 そんな中、修司の祖母（竹下景子）が亡くなった自宅の火災について捜査を続ける「汐見崎警察署」の刑事・山本旺志郎（高橋克実）は、地元のリゾート開発を進める奈緒の兄・亮介（木村達成）が怪しいと睨んでいた。そして、当日は「母と会っていた」とする本人の供述に反し、火災現場周辺での目撃証言を得る。“証拠を固めて放火で逮捕する”と勢いづいた山本の捜査の手が亮介に迫り…！