Paul Ehrlich (Edward G. Robinson) est un médecin travaillant dans un hôpital allemand. Il est licencié pour son mépris constant des règles hospitalières, qui sont liées par des formalités administratives bureaucratiques. La raison de son conflit est son intérêt croissant pour la recherche sur la coloration sélective des couleurs, le marquage des cellules et des microorganismes, en utilisant certains colorants et agents de marquage, qui, comme il le décrit dans le film, ont une certaine « affinité » avec ce qui doit être coloré et rien d’autre. Emil von Behring (Otto Kruger), que le Dr. Ehrlich rencontre et se lie d’amitié, tout en expérimentant ses techniques de coloration, est impressionné par les méthodes de coloration du Dr Ehrlich et les qualifie de « coloration spécifique », ajoutant qu’il s’agit de l’une des plus grandes réalisations de la science, en particulier à des fins diagnostiques, basées sur la microscopie optique. Après avoir assisté à une présentation médicale d’un Dr Robert Koch (Albert Basserman) montrant que la tuberculose est une maladie bactérienne, Ehrlich est en mesure d’obtenir un échantillon de la bactérie isolée. Après un temps intense de recherche et d’expérimentation dans son propre laboratoire, associé à une part de chance, en partie grâce à l’empathie de sa femme, il est capable de développer un processus de coloration pour cette bactérie. Ce résultat est honoré par Koch et les milieux médicaux comme une contribution très précieuse au diagnostic.

Au cours de son travail, le Dr Ehrlich est infecté par la tuberculose, une maladie encore connue comme mortelle. Par conséquent, Ehrlich se rend avec sa femme Hedwig (Ruth Gordon) en Égypte pour se rétablir et se soulager. Là, il commence à découvrir les propriétés du corps humain en ce qui concerne l’immunité. Cette découverte aide Ehrlich et son collègue le Dr von Behring à lutter contre une épidémie de diphtérie qui tue de nombreux enfants dans le pays. Les deux médecins sont récompensés de leurs efforts.

Ehrlich se concentre sur son travail pour créer ses « balles magiques » – des produits chimiques injectés dans le sang pour lutter contre diverses maladies, pionnier de la chimiothérapie antibiotique pour les maladies infectieuses (plus tard adoptée par d’autres pour lutter contre le cancer). Le laboratoire d’Ehrlich a l’aide d’un certain nombre de scientifiques comme Sahachiro Hata (Wilfred Hari). Le conseil médical, dirigé par le Dr. Hans Wolfert (Sig Ruman), estime qu’une grande partie du travail d’Ehrlich est un gaspillage d’argent et de ressources et se bat pour une réduction, tout comme Ehrlich commence à travailler sur un remède contre la syphilis. Ehrlich est soutenu financièrement par la veuve du banquier juif Georg Speyer, Franziska Speyer (Maria Ouspenskaya) et après 606 essais, il découvre enfin le remède contre la maladie. Cette substance, d’abord appelée « 606 », est maintenant connue sous le nom d’Arsphénamine ou de Salvarsan.

La joie de la découverte est de courte durée, car 38 patients qui reçoivent le traitement meurent. Dr. Wolfert dénonce publiquement la cure et accuse Ehrlich d’avoir assassiné ceux qui sont morts de la cure. Alors que la foi dans le nouveau remède commence à diminuer, Ehrlich est obligé de poursuivre Wolfert pour diffamation et d’exonérer 606. Le Dr von Bering (qui avait dit plus tôt à Ehrlich d’abandonner ses rêves de cure par des produits chimiques), est appelé par la défense pour dénoncer 606. Von Bering déclare plutôt qu’il croit que 606 est responsable d’une 39e mort: la mort de la syphilis elle-même. Ehrlich est disculpé, mais la tension et le stress de l’essai sont trop importants pour son corps malade et il meurt peu de temps après, disant d’abord à ses assistants et collègues de prendre des risques en matière de médecine.

Le Dr Ehrlich est dépeint, tout au long du film, comme un homme avec une grande empathie pour le sort des autres, indépendamment de la race ou de la religion: le jeune homme qui avait contracté la syphilis; l’enfant qui avait été mordu par un serpent; les trois personnes décédées d’une réaction anaphylactique à ‘606’. Il s’efforce d’acquérir une compréhension scientifique, indépendamment de sa souffrance personnelle et de son sacrifice de soi.