Dans cette saison, Dr Will Halstead (Nick Gehlfuss) doit assurer son rôle de médecin superviseur des urgences tout en entretenant sa relation naissante avec Dr Natalie Manning (Torrey DeVitto), résidente des urgences pédiatriques. Les compétences de Dr Connor Rhodes (Colin Donnell), étoile montante de la chirurgie cardiaque, sont mises à l’épreuve avec l’arrivée du Dr Ava Bekker (Norma Kuhling), une nouvelle concurrente de taille. Suite à une fusillade, Dr Daniel Charles (Oliver Platt) se remet de ses blessures physiques et psychologiques mais il demeure tout de même le Sherlock Holmes de la psychiatrie. Dr Sarah Reese (Rachel DiPillo) reste résidente en psychiatrie sous les ordres du Dr Charles, malgré de nouvelles réserves à la suite de l’agression de son formateur. L’ancien médecin d’aéronautique navale Dr Ethan Choi (Brian Tree) met ses compétences du champ de bataille à profit en première ligne des urgences les plus chargées de Chicago, le lieu incontournable pour les victimes de violence armée de la ville. Sharon Goodwin (S. Epatha Merkerson), le chef respecté de Chicago Med, contrebalance la pression de garder à flot le plus grand hôpital de la ville tout en maintenant un climat d’intérêts et de compassions de qualité. April Sexton, (Yaya DaCosta) infirmière aux urgences est intelligente, courageuse et intuitive, que se fraye un chemin dans les politiques de l’hôpital en sortant avec un médecin et collègue. Maggie Lockwood (Marlyne Barrett) est une infirmière responsable et confiante, elle est l’œil, l’oreille et le cerveau du département des urgences. Dr Ava Bekker, qui rejoint l’équipe cette saison, est une véritable contrariété pour Dr Rhodes alors que sa petite-amie et épidémiologiste Robin Charles (Mekia Cox) se remet de sa maladie rare. Noah Sexton (Roland Buck III), le frère ambitieux d’April, intègre les urgences en tant que nouveau médecin. Ensemble, ils affronteront les cas médicaux les plus critiques et défieront des dilemmes éthiques avec courage, compassion et de tous nouveaux traitements. Inspiré par des cas faisant les gros titres, «Chicago Med» tissera la médecine de pointe avec les drames personnels qui adviennent lorsque l’on travaille dans un environnement d’une telle intensité. À travers tout cela, les visages familiers de «Chicago Fire» et «Chicago Police Department» s’entrecroiseront avec les meilleurs héros médicaux de Chicago.