Paul Ehrlich (Edward G. Robinson) ist ein Arzt, der in einem deutschen Krankenhaus arbeitet. Er wird wegen seiner ständigen Missachtung der Krankenhausregeln entlassen, die an Bürokratie gebunden sind. Der Grund für seinen Konflikt ist sein stetig wachsendes Interesse an der Forschung zur selektiven Farbfärbung, der Markierung von Zellen und Mikroorganismen, mit bestimmten Farbstoffen und Markierungsmitteln, die, wie er im Film beschreibt, eine gewisse Affinität zu dem haben, was gefärbt werden soll und sonst nichts. Emil von Behring (Otto Kruger), den Dr. Ehrlich trifft und freundet sich an, während er mit seinen Färbetechniken experimentiert, ist beeindruckt von Dr. Ehrlichs Färbemethoden und bezeichnet sie als ’spezifische Färbung‘ und fügt hinzu, dass dies eine der größten Errungenschaften in der Wissenschaft ist, insbesondere für diagnostische Zwecke, basierend auf optischer Mikroskopie. Nach einer medizinischen Präsentation eines Dr. Robert Koch (Albert Basserman), der zeigt, dass Tuberkulose eine bakterielle Krankheit ist, kann Ehrlich eine Probe des isolierten Bakteriums erhalten. Nach einer intensiven Forschungs- und Experimentierzeit im eigenen Labor, gepaart mit einer Portion Glück, auch dank des Einfühlungsvermögens seiner Frau, ist er in der Lage, ein Färbeverfahren für dieses Bakterium zu entwickeln. Dieses Ergebnis wird von Ärzten und medizinischen Kreisen als sehr wertvoller Beitrag zur Diagnostik gewürdigt.
Während seiner Arbeit wird Dr. Ehrlich mit Tuberkulose infiziert, einer Krankheit, die immer noch als tödlich gilt. Deshalb reist Ehrlich mit seiner Frau Hedwig (Ruth Gordon) nach Ägypten, um sich zu erholen und zu helfen. Dort beginnt er, die Eigenschaften des menschlichen Körpers in Bezug auf die Immunität zu entdecken. Diese Entdeckung hilft Ehrlich und seinem Kollegen Dr. von Behring, eine Diphtherie-Epidemie zu bekämpfen, die viele Kinder im Land tötet. Die beiden Ärzte werden für ihre Bemühungen belohnt.Ehrlich konzentriert sich auf die Arbeit an seinen „magischen Kugeln“ – Chemikalien, die ins Blut gespritzt werden, um verschiedene Krankheiten zu bekämpfen, und ist damit Pionier der antibiotischen Chemotherapie bei Infektionskrankheiten (später von anderen zur Krebsbekämpfung übernommen). Ehrlichs Labor hat die Hilfe einer Reihe von Wissenschaftlern wie Sahachiro Hata (Wilfred Hari). Die Ärztekammer unter der Leitung von Dr. Hans Wolfert (Sig Ruman) glaubt, dass ein Großteil von Ehrlichs Arbeit eine Verschwendung von Geld und Ressourcen ist und kämpft für eine Reduzierung, gerade als Ehrlich beginnt, an einer Heilung für Syphilis zu arbeiten. Ehrlich wird von der Witwe des jüdischen Bankiers Georg Speyer, Franziska Speyer (Maria Ouspenskaya), finanziell unterstützt und entdeckt nach 606 Versuchen endlich das Mittel gegen die Krankheit. Diese Substanz, zuerst „606“ genannt, ist jetzt als Arsphenamin oder Salvarsan bekannt.
Die Freude an der Entdeckung ist nur von kurzer Dauer, da 38 Patienten, die die Behandlung erhalten, sterben. Dr. Wolfert prangert die Heilung öffentlich an und beschuldigt Ehrlich, diejenigen ermordet zu haben, die an der Heilung gestorben sind. Als der Glaube an die neue Heilung zu schwinden beginnt, ist Ehrlich gezwungen, Wolfert wegen Verleumdung zu verklagen und dabei 606 zu entlasten. Dr. von Bering (der zuvor Ehrlich gesagt hatte, er solle seine Wunschträume von Kuren durch Chemikalien aufgeben), wird von der Verteidigung aufgefordert, 606 anzuprangern. Von Bering sagt stattdessen, dass er glaubt, dass 606 für einen 39. Tod verantwortlich ist: den Tod der Syphilis selbst. Ehrlich wird entlastet, aber die Belastung und der Stress durch den Prozess sind zu viel für seinen kranken Körper und er stirbt kurz darauf, als er zuerst seinen Assistenten und Kollegen von Risiken in Bezug auf die Medizin erzählt.Dr. Ehrlich wird während des gesamten Films als ein Mann dargestellt, der großes Einfühlungsvermögen für die Notlage anderer hat, unabhängig von Rasse oder Religion: der junge Mann, der an Syphilis erkrankt war; das Kind, das von einer Schlange gebissen worden war; die drei Menschen, die an einer anaphylaktischen Reaktion auf ‚606‘ starben. Er strebt nach wissenschaftlichem Verständnis, unabhängig von seinem persönlichen Leiden und seiner Selbstaufopferung.