動物醫生高元寺達也從他所工作的動物醫院辭職，回到了老家神樂坂。他強烈希望在自己尊敬的動物醫生德丸善次郎的醫院工作，所以敲開了德丸醫院的門。但是，德丸不知去向，只留下一封信。信上寫著“把招牌放下來，以后的事拜托你了”。這意思就是他把醫院交給達他，自己引退了。達也雖然很困惑，但還是趕緊接待川流不息的患者。就在這樣，達也在新天地的第一天在喧鬧中拉開了大幕。某天，達也在街上看到一只被車軋過的蝶耳狗，還認識了守在狗身邊的少年大地。達也和大地一起把全身是血的小狗運到醫院。他判斷小狗要盡快手術。就在準備手術，因為聯系不上兒子而焦急的大樹的母親加瀨時羽趕來了。時羽見醫院設備老舊、人手不足，要求把小狗轉到其他醫院。達也卻認為小狗疑似脾破裂，根本來不得轉院了。大地看到二人爭執，為小狗的安危擔心，一邊哭一邊求醫生救救小狗。達也拉著大地的手，閉上眼睛念叨著感受到大地的心情了，他會努力的。然后，他不顧時羽的制止，堅決開始手術。結果，時羽成了手術助手。達也細致的手術技術讓她大開眼界。另一方面，達也得知時羽是動物護士，便請求她到醫院來工作。
加瀨時羽同意到診所就職，達也作為“坂上動物醫院”的院長開啟了人生的新一章。某天，達也出席病例發表會，遇上了Main?town動物醫院的獸醫田代真一和東都獸醫大學的學生堀川廣樹。在病例發表會上，達也演講的是“寵物與飼主的心靈治療及家庭護理”。有位少女很認真地傾聽他的演講。少女名叫大澤香子，她的愛犬朱莉患有骨癌，在Main?town動物醫院由田代治療，田代給朱莉使用了正處于試驗階段的新藥。但是，田代說即使用了藥病灶仍有轉移的可能，所以應考慮給朱莉截肢。香子的母親賴子強烈反對。而看到朱莉每次接受治療時痛苦的樣子，香子心中不忍，考慮是不是換一種治療方式。就在此時，她回憶起發表會上達也的演講，便托廣樹和自己一起去坂上動物醫院找達也。聽說香子是在田代做治療時偷跑出來的，達也和時羽都嚇了一跳。時羽趕緊聯系田代。香子求達也給朱莉做檢查。拗不過香子的懇求，達也進行了診查。而他的診斷結論是朱莉應該做截肢手術。
達也出席街道會議，遇到了經營扇子店的小宮千津。千津養的貓卡乃姆曾經是德丸的患者。達也便請她有時間帶卡乃姆來醫院。這天，失蹤的德丸突然回到坂上動物醫院。時羽發現他擅自進了醫院，誤以為他是小偷。正在她恫嚇德丸時，達也來上班，看到這情景嚇了一跳。然后，時羽聽德丸說他曾去過南美時，不禁想起七年前去南美后就下落不明的丈夫。因為偶然事件時羽結識了千津。她聽千津說了收養卡乃姆的經過，而且了解到獨自生活的千津擔心有一天自己去世只剩下愛貓一個?；氐结t院后，時羽和達也談起千津的不安。達也馬上從她的話中得到靈感，提議在神樂坂為養寵物的老年人提供上門看診服務。看到二人的樣子，德丸感到把醫院交給他們很放心。