La historia tiene lugar en un futuro próximo y describe a una joven que vive en una institución que cría niños para vender sus órganos en el mercado negro de trasplantes. Esta niña, que se había bautizado a sí misma como "Ray" porque los números (075 - 1 - 74) que llevaba en la espalda para identificar a los niños eran iguales a cero al restarlos, ya que Rei es la palabra japonesa para cero[1]. Tras perder sus ojos originales, fue rescatada y equipada con un par de nuevos ojos de rayos X por el médico clandestino Black Jack y fue adoptada por un cirujano llamado Dr. Kasugano. Cuando recuperó la vista, le dijeron que ahora podía vivir su vida como quisiera. Diez años después, Ray ha retomado la profesión de su madre y se ha convertido en una cirujana muy conocida y respetada por sus habilidades únicas y su gran destreza. Tras empezar a trabajar en un hospital poco habitual, Ray se enfrenta a casos extraños que requieren sus habilidades especiales; desde un peligroso patógeno que le obliga a operar bajo el agua hasta una niña aparentemente poseída por una entidad maligna. En la segunda mitad de la serie empieza a descubrir detalles sobre la organización que le quitó los ojos y el paradero de los otros niños con los que se crió, y la trama aborda cuestiones bioéticas como la donación de órganos, la clonación humana e incluso la reencarnación. Al igual que su homóloga Black Jack, la serie favorece los elementos de ciencia-ficción en lugar del realismo, con casos que a menudo se asemejan a condiciones médicas reales pero con elementos fantásticos añadidos para aumentar el drama.