Hậu Duệ Mặt Trời kể về câu chuyện của Đại úy Yoo Shi Jin (Song Joong Ki), một sĩ quan quân đội Hàn Quốc đang làm nhiệm vụ gìn giữ hòa bình ở Uruk, một quốc gia giả tưởng ở Trung Đông. Shi Jin là một người đàn ông dũng cảm, nghĩa hiệp và luôn sẵn sàng hy sinh bản thân để bảo vệ người khác.

Shi Jin gặp bác sĩ Kang Mo Yeon (Song Hye Kyo), một bác sĩ phẫu thuật của tổ chức phi chính phủ Hàn Quốc. Mo Yeon là một người phụ nữ mạnh mẽ, độc lập và luôn hết lòng cứu chữa người bệnh.

Shi Jin và Mo Yeon bắt đầu nảy sinh tình cảm với nhau, nhưng mối tình của họ gặp phải nhiều thử thách. Shi Jin và Mo Yeon phải vật lộn với những áp lực từ việc thực hiện nhiệm vụ, những khác biệt về tính cách và những hiểu lầm của chính họ.