Meredith Grey es hija de una de las cirujanas más respetadas de la profesión. Ahora, ella quiere seguir los pasos de su madre en el Hospital Grace de Seattle.
Grey se presenta como piedra angular de la serie de la que surgirán diferentes conflictos en relación con su amante, el neurocirujano Derek Shepherd; su mejor amiga, la Dra. Cristina Yang, y el resto de los médicos del hospital, especialmente los internos en periodo de prácticas, como Alex Karev, Izzie Stevens o George O'Malley.
La serie gira en torno a este grupo de cirujanos, médicos e internos, los casos médicos que tratan en cada episodio y las relaciones interpersonales que tienen lugar entre los mismos. Se pone de manifiesto la intensidad de la medicina a través de estos conflictos y también a través de la carrera de los internos por convertirse en médicos.