Doctor X: O Filme marca o retorno da cirurgiã Michiko Daimon (Ryoko Yonekura), uma jovem genial que trabalhou muito para conseguir a reputação de ser impecável. Conhecida pela personalidade forte e por não se submeter aos estereótipos da medicina, ela encara o maior desafio de sua carreira quando aceita uma missão para salvar a vida do presidente de um país estrangeiro. Ao mesmo tempo, Michiko precisa enfrentar a chegada de uma nova liderança ao hospital e lidar com acontecimentos ligados ao seu passado. O longa apresenta procedimentos arriscados e disputas de poder que colocarão a médica à prova, a fazendo utilizar todos os seus conhecimentos.