La serie sigue la vida de Meredith Grey, la hija de la cirujano general de renombre, Ellis Grey, a partir de su aceptación en el programa de residencia quirúrgica en el Seattle Grace Hospital, (más tarde llamado Seattle Grace Mercy West y finalmente, Grey Sloan Memorial Hospital). Durante su tiempo como residente, Grey trabaja junto a sus colegas médicos Cristina Yang, Izzie Stevens, Alex Karev y George O'Malley. Cada temporada tiende a representar el año académico de los médicos y siempre termina con un final, generalmente trágico o dramático. La serie fue renovada para una temporada número 17, la cual se estrenará en Noviembre del 2020.

La serie cuenta con dos series derivadas: Private Practice la cual fue estrenada en Septiembre del 2007, producida por Shonda Rhimes; y narra la vida de la Dra. Addison Montgomery, que abandona el SGH para irse a trabajar a una práctica privada en Los Ángeles, en el Seaside Health & Wellness Center; su última temporada salió al aire en octubre de 2012. Y Station 19, fue estrenada en marzo del 2018 y producida por Shonda Rhimes, cuenta la historia de los bomberos de Seattle, en donde unos de los protagonistas es el esposo de Bailey (Grey´s Anatomy). La serie sigue al aire, renovando para una cuarta temporada en Noviembre del 2020. Grey´s Anatomy tambien cuenta con dos adaptaciones latinas: Ambas llamadas A Corazón Abierto, las cuales son en formato de telenovela.