Admis dans un hôpital psychiatrique après une tentative de suicide, en 1969, Hunter "Patch" Adams (Robin Williams) découvre qu'il a le don de réconforter les patients par ses clowneries et blagues impromptues. Expansif et généreux, il se promet de mettre au service d'autrui cette aptitude. Deux ans plus tard, Patch entre en première année de médecine au Virginia Medical College, avec la ferme intention de traiter à l'avenir "le patient autant que la maladie". Son tempérament euphorique lui attire d'emblée l'inimitié de son compagnon de chambre Mitch (Philip Seymour Hoffman), désespérément rétif à toute forme d'humour. Elle lui vaut aussi l'hostilité du recteur Walcott (Bob Gunton), qui tolère mal les excès du jeune étudiant et s'attache à "déshumaniser" Patch pour son propre bien. Mais celui-ci ne se laisse pas contrer. Intimement convaincu du bien-fondé de sa philosophie, il persuade une infirmière compatissante, Joletta (Irma P. Hall), de lui ouvrir en secret le pavillon des cancéreux où il se rend en cachette pour divertir enfants et adultes. Patch gagne alors à sa cause une camarade d'études, Carin (Monica Potter), initialement hostile à ses vues, et la persuade d'ouvrir avec Truman (Daniel London), un autre étudiant, et lui-même une clinique où il lancera un programme de thérapie par le rire. L'entreprise connaît un large succès jusqu'au jour où un terrible malheur pousse Patch à tout remettre en cause...