《小医生》改编自迪特里希·格吕纳麦耶教授（Dietrich Grönemeyer）的同名儿童读物，故事围绕小医生的探险之旅展开。纳诺姐弟从小父母双亡，由爷爷奶奶抚养长大。爷爷山迪是一名园艺工人，在斯诺特教授的实验室工作。斯诺特教授运用偷来的缩微技术，能把机器人缩小到纳米级别，植入人体后就能控制人的大脑。他借着为山迪治疗腰伤的机会，将机器人植入了山迪体内，这一幕恰好被来找爷爷的纳诺撞见。之后，纳诺的同学莉莉请纳诺帮她复习生物课，他们发现爷爷的行为十分怪异……