Akcja rozgrywa się w 2028 roku, siedem lat po wydarzeniach z Trauma Centre: Under the Knife 2 i podąża za dr Marcusem Vaughnem i dr Valerie Blaylock, dwoma chirurgami ze zdolnością Healing Touch, którzy pracowali w Concordia Medical Institute w Los Angeles. Dr Vaughan przenosi się do Montgomery Memorial Hospital na Alasce, a za nim podąża dr Blaylock. Tam leczą byłą pacjentkę dr Vaughan, Elenę Salazar. Kiedy Montgomery Memorial Hospital zostaje zamknięty, jego dyrektor, Miles Hoover, prosi dr Blaylock o powrót do Concordii. Dr Vaughan i dr Blaylock zgadzają się i wraz z Eleną, która dołączyła do nich jako pielęgniarka, udają się do Concordii. Tam dowiadują się od Lloyda Wilkensa, starego przyjaciela Marcusa, o nowym i tajemniczym pasożycie zwanym Stigma.
Po tym, jak Marcus i Valerie operują Lloyda, który zostaje zarażony Stigmą, profesor zostaje porwany wraz z jego danymi na temat tej nowej choroby. W tym czasie dr Vaughan i dr Blaylock zostają zaproszeni do Caduceusa w obawie przed utratą ich istotnego doświadczenia z piętnem. Pierwsze przypadki stygmatów były ukrywane przed opinią publiczną, dopóki nie pojawiły się w programie „Miracle Surgery” i nie pokonały Leonardo Bello.
Później dr Vaughn, dr Blaylock i Elena zostają porwani przez członków organizacji przestępczej Parnassus. Podczas przetrzymywania zakładników okazuje się, że Marcus był odpowiedzialny za stworzenie Stigmy, która była wynikiem wypadku, gdy Marcus pracował z profesorem Wilkensem. Okazało się również, że profesor Wilkens chciał być sławny dzięki badaniom, które przeprowadził razem z Marcusem. Marcus odrzucił jednak pomysł wykorzystania potencjalnego zagrożenia do zdobycia sławy i udał się na Alaskę.
Po podróży do Ameryki Południowej w poszukiwaniu profesora Wilkensa i reszty członków Parnassusa (która zakończyła się śmiercią jednego z nich), dowiadują się, że Cynthia, wieloletnia przyjaciółka dr Blaylocka i pracownica Caduceusa, była w zmowie z mężczyzną o imieniu Master Vahushti. To Vahushti pierwotnie planował dać Elenie implant podobny do tego, który miała Cynthia [implant w sercu Cynthii, który ukrywa pilota zdalnego sterowania, który może zatrzymać prawidłowe funkcjonowanie organu]. Po usunięciu urządzenia z Cynthii, dr Blaylock i dr Vaughn napotykają Vahushiego, który jest nosicielem Cardii, najnowszego szczepu Stigmy. Valerie i Marcus zajmują się ostatnim szczepem Stigmy i odkrywają, że Cardia miała być używana do leczenia nieuleczalnej choroby, ale po zarażeniu się nią, Vahushti stał się socjopatą i oszalał. Wkrótce po operacji umiera, wyznając swoje grzechy. Gdy życie wraca do normy, Valerie, Marcus i Elena zastanawiają się, czego będą potrzebować, aby uratować komuś życie, gdy będzie to potrzebne.
Derek Stiles i Angie Thompson z poprzednich gier Trauma Centre pojawiają się w odcinku 7-4 oraz w czwartej misji, The Challenge, w której gracz musi walczyć z piętnem i poczuciem winy w symulacji wirtualnej rzeczywistości. W porównaniu do jego występów w Under the Knife i Second Opinion, dr Stiles ma krótsze i jaśniejsze włosy, a włosy Angie są jeszcze krótsze.