Dans les années 50, à Saint-Louis, dans le Missouri, William Masters, gynécologue à succès, souhaite mener une étude sur la sexualité humaine. Il embauche une nouvelle secrétaire, Virginia Johnson, qui devient vite son associée.
Alors qu'il répète "Le Songe d'une nuit d'été" pour son lycée, Timothy, un jeune gay malmené par ses camarades, découvre la recette d'un philtre d'amour. Il jette alors son dévolu sur Jonathon, beau, sportif et... hétéro. Et ça marche. Tellement bien que Timothy transforme peu à peu, dans un élan de chant et de danses, tous les habitants de sa petite ville en amoureux transis et... homosexuels.
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