《腦海深處》講述了一羣性格迥異的神經外科醫生，面對病患們的各種疑難雜症和複雜手術，在各自的崗位上盡職盡責、全心全意挽救生命的故事。
神經外科的兩個副主任醫師一個是“獨行俠”，一個是“手術狂”，兩人風格不同，但跟着誰日子都不會好過。“獨行俠”範旬(外號：犯熊)，神經外科第一快刀手，但為人冷漠，崇尚手術不是解決病情的唯一手段。“手術狂”岱一山(外號：山醫生)，海外歸來，年紀輕輕就坐上神經外科副主任的位置，倡導科技必將代替人工，先進技術能解決所有病情。與此同時，國家自然傑青基金指南發佈，神經外科主任江滿傑在會議室開會時推出一套評分系統，兩人之間的競爭展開了。
該劇聚焦神經外科這個醫學巔峯領域，在歡聲笑語和生死離別中講述腦科醫生們的工作和日常，向普通大眾科普近20種“腦疾病”及診療方式，以及如何去預防，題材還是很新穎的，那麼你對這種題材感興趣嗎？
