姜暮煙與柳時鎮的第一次約會，因時鎮臨時有事而取消。姜暮煙也親眼目睹柳時鎮坐直升機離開的場面，並對其身份產生好奇。其實柳時鎮此番是因為需要解救被塔利班綁架的聯合國工作人員而離開。任務完成後，時鎮回國，繼續與姜暮煙完成未完成的約會。二人約會時，柳時鎮再次因為臨時任務而提前離開。與此同時，姜暮煙得知自己的教授職稱被其他人頂替，原因是因為缺少後台。柳時鎮完成任務後，得知即將被派往烏魯克駐守8個月，於是又約姜暮煙出來見面。姜暮煙因柳時鎮神秘而不穩定的工作而決定終止二人的關系。8個月後，柳時鎮駐守在烏魯克，而姜暮煙因意外出演節目而成為醫院的招牌醫生，並成為VIP門診的當紅醫生。正在姜暮煙的事業蒸蒸日上的時候，她卻因為得罪了醫院理事長而被派往烏魯克完成志願服務工作。在烏魯克機場，她見到了柳時鎮。

姜慕妍在機場遇到了來接待他們的劉時鎮。二人因之前的關係而尷尬。為了緩解二人的尷尬關係，劉時鎮開了一個地雷玩笑，而與姜慕妍關係緩和。在駐紮地附近的山路上發生車禍，劉時鎮與徐大榮前去協助，意外抓捕冒充聯合國工作人員的走私者。二人將抓捕的犯人交給當地警方。卻不料警方竟然與走私團夥勾結。尹明珠為了能夠與徐大榮在一起，申請前往烏魯克。但是上級卻臨時將徐大榮調回國內。原來明珠的父親是一位將軍，他希望劉時鎮能夠成為自己的女婿，卻沒想到女兒卻和軍階低下的徐大榮在一起。為了讓二人分開，他令大榮主動離開明珠。大榮自認配不上明珠，也主動服從了命令。姜慕妍與劉時鎮來到了一個風景獨特的海灘。姜慕妍主動向劉時鎮表示，自己已經變了。阿拉伯聯盟議長身體出現症狀，被迫在烏魯克醫療中心停留。姜慕妍認為議長需要盡快手術，而議長的保鏢拒絕讓韓國人對議長進行手術。

姜慕妍再次拒絕了劉時鎮的感情。時也因此不告而別,姜慕妍卻感到非常失落。回國後的劉時鎮因難以忘記姜慕妍而倍感寂寞。醫療隊的志願服務結束,姜慕妍等人也準備回國。姜慕妍等人在前往烏魯克機場的路途中,烏魯克發生了6.7級地震,烏魯克電力公司全部毀壞,多名工人被困在廢墟中。姜慕妍等人拒絕此時回國,決定留下來幫助地震中受傷的人。姜慕妍帶領醫療隊,來到工程事故現場對受災群眾進行救治。與此同時,劉時鎮、徐大榮等人被派往烏魯克救災。無論是劉時鎮、徐大榮等軍人還是姜慕妍等醫生,此刻都感受到了災難下人類的脆弱。他們用盡全力拯救生命......

陳所長擔心自己的鑽石，主張軍隊應該先挖掘人煙稀少東邊，徐大榮拒絕了他的提議，與劉時鎮商量如何進入內部救人。尹明珠救治的傷者因環境惡劣而無法進行手術，姜慕妍卻希望尹明珠拋開後果，先進行手術保住傷者性命。劉時鎮在廢墟內發現了2名傷者，但是只能救出其中1人。他讓姜慕妍從醫生的角度考慮，救誰的存活率會更大。姜慕妍為這種殘忍的決定左右為難。陳所長一直在阻撓劉時鎮的營救，但是關鍵時刻劉時鎮還是以自己的身體救了他。徐大榮與尹明珠重逢，感慨萬千。姜慕妍發現了劉時鎮的傷口，並幫助他清理了傷口。

姜慕妍替死去的高班長轉達遺言，內心非常痛苦。時鎮安慰慕妍，希望她能夠寬慰。阿古斯對陳所長下了最後通牒，令他明天必須交出鑽石。著急的陳所長要求徐大榮利用挖掘機挖開廢墟，拿出自己的重要資料。徐大榮表示還有３人失蹤，需要繼續營救，無法動用挖掘​​機。李致勛與徐大榮等人進入廢墟營救，李致勳發現了一名生還者。正在解救時，發生了餘震。膽小的李致勳拋下了生還的傷者，自己跑出廢墟。得知內部還有生還者的大榮與時鎮在廢墟中找到了生還者。時鎮根據姜慕妍的指導對傷者進行救助。此時，陳所長卻擅自動用挖掘機，令廢墟再次塌陷。時鎮與傷者都危在旦夕。徐大榮及時阻止了陳所長，並救出了時鎮與傷者。營救行動結束，海星醫院派出飛機希望立刻接醫療隊回國。但是多名醫生與護士決定留下，將飛機位置留給傷者。李致勛因拋下傷者逃跑而感到痛苦異常，希望得到傷者的原諒。加拿大丹尼爾醫生為了寬慰傷者，修好了音響，用音樂治癒大家......

姜慕妍的錄音遺言意外通過音響​​放出。駐紮地所有人都知道慕妍對時鎮的感情。尷尬的姜慕妍一方面覺得非常丟人，另一方面還是對時鎮的工作心存芥蒂。慕妍與時鎮外出，卻誤入地雷區。時鎮憑藉經驗，帶著慕妍安全離開地雷區。回程中，慕妍與時鎮都袒露對彼此的感情......陳所長將密碼鎖壞了的保險櫃交給阿古斯後，希望乘坐海星醫院的飛機回韓國。原來，他早就將鑽石拿走，併吞入口中，打算偷偷將鑽石佔為己有。明珠的父親來到烏魯克，時鎮也正式拒絕了明珠父親的好意。明珠的父親同意明珠與徐大榮戀愛，但前提是徐大榮必須退役轉業。時鎮與慕妍意外發現了一個得了麻疹傳染病的當地兒童，並順藤摸瓜，發現了由阿古斯管理的一個販賣戰爭遺孤的村子。阿古斯意外中槍，姜慕妍為其救治......

尹明珠被傳染了M3型病毒，需要被隔離，而與其接觸的徐大榮也被進行了隔離處理。醫療隊的宋醫生此時也有了發燒狀態。醫療中心所有的人都開始進行感染檢測。宋醫生在病中不斷研究M3的救治方法。醫療中心忽然停電，陳所長因呼吸困難而身體抽搐。李致勛為了克制住陳所長的抽搐，不顧隔離前去救治，卻意外被陳所長咬傷。而被拋下的傷者看到此景，決定原諒李致勳。李致勛也因此得到了救贖。尹明珠的病情越來越嚴重，她打電話告知父親，並希望父親能夠不讓徐大榮轉業。阿古斯前來挑釁，並希望時鎮交出鑽石。宋醫生研究出了救治藥品，但是藥品車輛卻被阿古斯等人劫持。時鎮等人在解救藥品車的同時，姜慕妍與帕蒂瑪被阿古斯的人綁架了。青瓦台外交長官讓時鎮按兵不動，但劉時鎮在明珠父親的默許下，還是決定自己親自去營救......

明珠的身體漸漸痊癒，徐大榮也發現了柳時鎮的獨自行動，並帶上隊友前去相助。明珠的父親與青瓦台外交負責人進行了爭吵，幸好總統及時趕到，認可了明珠父親的做法。柳時鎮與徐大榮團隊合作，成功營救了姜暮煙，也將阿古斯槍殺了。姜暮煙仍然覺得自己與柳時鎮的立場很遙遠，為他的工作趕到不安，而決定分開。但是看到因戰友死去而難過的柳時鎮，她又忍不住想去安慰。醫療隊即將離開烏魯克。姜暮煙也決定放下之前的糾結，接受柳時鎮的感情。尹明珠與徐大榮的感情在傳染病事件後也逐漸明朗。柳時鎮與姜暮煙為帕蒂瑪找好了監護人。海星醫療隊都對這段時間的經歷感慨萬分，在不捨的情緒下全員回國。

回國後，姜慕妍辭職打算自立門戶，卻發現辭職後無法貸款而放棄，重回海星醫院。重回醫院的姜慕妍被分配到了急診部門，工作異常忙碌。劉時鎮、徐大榮、尹明珠相繼回國。回國後，劉時鎮與徐大榮完成了三天三夜喝酒的約定。姜慕妍喝醉後，時鎮將其送回家時卻意外遇到了慕妍的母親。慕妍與時鎮約會時，時鎮再次因臨時任務離開，這次的任務是保障政府會談的安全。時鎮與慕妍的感情更進一步，卻還是因為兩人的工作經常被打斷約會。徐大榮與尹明珠的感情也日趨穩定，大榮也願意為了明珠轉業。但是明珠並不希望大榮為自己犧牲。二人激烈爭吵，明珠提出了分手......

《太陽的後裔》以美麗的南國風光為背景展開，是一部描述處在陌生且極惡劣環境中，渴望愛情和成功的年輕軍人和醫生的大片級療癒系羅曼史。描述特戰部隊海外派兵組組長柳時鎮（宋仲基飾）和外科醫生姜暮煙（宋慧喬飾）在韓國和派兵地區之間往返相愛的故事。