第3季圍繞在「金師傅」韓石圭打造的外傷中心能否正式營運，安孝燮飾演的外科天才醫生「徐宇鎮」在石垣醫院與外傷中心抉擇，柳演錫詮釋的石垣前輩「姜東柱」在後半段回歸，擔任外傷中心代理主任，但李聖經所飾的胸腔外科醫生「車恩彩」不認同他的做法，與醫護展開罷工抗爭。
不過石垣醫院附近突然發生山林大火，傷患人數不斷增加，恩彩決定救人為先，投入搶救病患的行列。沒想到人力問題解決後，山林大火突然轉向，恐延燒到石垣醫院，面臨撤離棄院的局面。金師傅在進行完最後的手術後卻突然不見人影，一個人待在石垣的手術房裡捨不得離開，這時剛好下了一場大雨，控制住森林大火，讓醫院免於燒成灰燼，重回正常運作，外傷中心終於獲得政府預算。
2對CP的動向也是劇迷關注的焦點，護理師朴恩卓（金旻載飾）與急診醫生尹雅琳（蘇珠妍飾）組成的「直進CP」差點分手，講開後重修舊好。「恩宇CP」的宇鎮則在完結篇中，趁恩彩熟睡時戴上戒指，甜蜜親吻求婚。李新英飾演的一般外科菜鳥醫生「張東華」身分也揭曉，是首位稱呼「金師傅」名號的徒弟張賢珠（金慧峻飾）的弟弟，決定留在石垣醫院輪訓。
石垣首對CP也有進展，姜棟柱在醫院火災危機解除後，接到前輩尹瑞貞（徐玄振飾）的電話，詢問她何時回來，甜喊「很想妳」。最後結尾時，石垣醫院前出現一輛計程車，一名短髮女性拿著行李箱下車，行李條上寫著起飛地洛杉磯、尹瑞貞等英文，暗示尹瑞貞從國外返韓埋伏筆，讓不少觀眾興喜若狂，敲碗「石垣人」通通回歸第4季。《浪漫醫生金師傅3》全劇16集已在Disney+獨家上架。
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