Melancholia é uma série sul-coreana de drama e romance que gira em torno de Ji Yoon Soo (Im Soo Jung), professora de matemática do prestigiado Colégio Ahseong. Dedicada e apaixonada pela matéria, Yoon Soo está sempre disposta a incentivar a turma e ajudar com as dúvidas dos alunos - como é o caso de Baek Seung Yoo (Lee Do Hyun). Além da matemática, Baek também tem dificuldade para se enturmar, mas graças à ajuda da professora, ele consegue superar os desafios e atingir as melhores notas da turma. Porém, quando surgem rumores de um escândalo entre os dois, aluno e professora acabam tendo que enfrentar problemas e injustiças ainda maiores.