Doctor Foster cuenta la historia de Gemma Foster (Suranne Jones), una doctora que trabaja en el centro de salud familiar de una pequeña ciudad de Inglaterra. Está felizmente casada con Simón (Bertie Carvel), un exitoso agente inmobiliario, padre de su hijo y con quién comparte lo que parece la vida perfecta. Un día, al tomar prestada una de las bufandas de Simón, Gemma descubre un cabello rubio en la prenda. Este pequeño hecho, rompe con la burbuja de perfección y siembra en ella la duda sobre si su esposo podría estar teniendo una aventura. Así que, comienza a presta más atención a cada uno de los movimientos de Simón y de las mujeres rubias que le rodean. Pero lo que comenzó como una pequeña sospecha, termina convirtiéndose en una gran obsesión que pondrá en duda los catorce años del matrimonio de la pareja, además de afectar gravemente la estabilidad mental de la doctora.