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La cirujana cardiotorácico de segundo año del hospital Myungse, Oh Yeon Joo (Han Hyo Joo), sufre la perdida de su padre Oh Sung Moo (Kim Eui Sung), que es un famoso escritor de webtoons, misteriosamente tras escribir el último capítulo de su obra maestra W, protagonizada por Kang Chul (Lee Jong Suk), que en la historia es vicepresidente de JN Global, el propietario del canal de televisión W, y además es medallista olímpico en tiro.
La historia da un giro cuando Yeon Joo decide buscar a su padre y se encuentra con el ficticio Kang Chul en persona, herido y al borde de la muerte. Ella salva a Kang Chul, entrando en un mundo ficticio, comenzado una historia de amor, el problema es que ella no existe en la realidad de Kang Chul, y él tampoco existe en la realidad de ella, generando dos mundos paralelos.
