Un grupo de flamantes cirujanos ingresa al renombrado Hospital Seattle Grace, de Seattle, para dar inicio formal a sus carreras profesionales. Entre ellos, Meredith Gray, sobre quien pesa además una doble exigencia: estar a la altura de su madre, en su momento una cirujana célebre, ahora afectada por Alzheimer. Otros protagonistas son la competitiva e insoportable Christina Yang; Isobel "Izzie" Stevens, que tuvo que modelar para pagarse los estudios, y la intolerable doctora Miranda Bailey.

La trama intercala momentos de máxima tensión médica y quirúrgica con relaciones sentimentales de lo más románticas, todo a corazón abierto.