La stagione segue la storia di stagisti chirurgici, residenti e i loro mentori competenti, in quanto sperimentano le difficoltà delle carriere competitive che hanno scelto. È ambientato nell'ala chirurgica dell'immaginario Seattle Grace Hospital, situato a Seattle, Washington. Una trama importante della stagione sono i personaggi che si adattano al cambiamento, mentre il loro amato collega Stevens è partito dopo la rottura del suo matrimonio, O'Malley è morto nella premiere della stagione, dopo il suo essere trascinato da un autobus, e il nuovo chirurgo cardiotoracico Teddy Altman viene dato lavoro in ospedale. Ulteriori storie includono Shepherd promosso a capo della chirurgia, Seattle Grace Hospital che si fonde con la vicina Mercy West - che introduce diversi nuovi medici, e diversi medici vite vengono messi in pericolo - quando il marito di un paziente defunto in lutto intraprende una furia di sparatorie all'ospedale, in cerca di vendetta per la morte di sua moglie.
Episodi
1. Cordoglio
24 set 2009 1h 26m 8.3Lo staff dell'ospedale sta ancora assorbendo il colpo per la perdita di George; tutti i suoi amici cercano un modo per affrontare il dolore.
3. Qualcuno mi osserva
1 ott 2009 43m 7.9Dopo molte settimane di convalescenza, Izzie torna al lavoro. Intanto lo staff cerca di fare il possibile per sopravvivere all'annuncio che si attende dal Capo del personale.
4. Obblighi forzati
8 ott 2009 43m 7.9Il padre di Meredith e Lexie, Tatcher, torna all'ospedale con problemi al fegato, nel frattempo Izzie si occupa di un paziente malato di cancro mentre Mark, scocciato dal super antagonismo di Cristina decide di darle una lezione con un po' di umorismo.
5. Invasione
15 ott 2009 43m 7.9Lo staff del Seattle Grace e del Mercy West danno vita a un'accesa competizione in chirurgia e negli altri reparti per salvaguardare le loro carriere una volta che la fusione è operativa.
6. Ho visto ciò che ho visto
22 ott 2009 43m 8.6Un paziente ustionato muore improvvisamente durante una giornata caotica al pronto soccorso; il Capo Webber e Jennings interrogano lo staff per scoprire chi è il responsabile dell'accaduto.
7. Diamo una possibilità alla pace
29 ott 2009 43m 8.5Isaac ha un tumore inoperabile avvolto attorno alla sua spina dorsale e chiede a Derek di fare un miracolo.
8. Rischiare per amore
5 nov 2009 43m 8.2I genitori di un paziente di Arizona fanno una donazione considerevole per il Seattle Grace, un assegno di 25 milioni di dollari, tuttavia Arizona si trova in difficoltà quando le condizioni del piccolo peggiorano.
9. Nuova storia
12 nov 2009 43m 8.1Owen assume la Dottoressa Teddy Altman, una veterana dell'Iraq, come nuovo chirurgo di cardiologia. Cristina s'interroga sulle sue abilità come medico del pronto soccorso e sulla sua relazione con Owen.
10. Conciati per le feste
19 nov 2009 43m 7.9Dopo le festività natalizie, Miranda riceve una visita da suo padre, il quale disapprova le scelte che ha operato di recente nella sua vita.
11. Cambiamenti
14 gen 2010 43m 8.1Addison torna al Seattle Grace per aiutare la figlia di Mark il cui figlio ancora in grembo è in pericolo di vita.
12. Mi piaci di più quando sei te stessa
21 gen 2010 43m 7.8Derek vuole informare il consiglio dei problemi alcolici di Robert, ma Meredith gli chiede di soprassedere, così Derek decide di affrontare direttamente il Capo in merito alla questione.
13. Amore e fiducia
4 feb 2010 43m 7.9Derek affronta la sua prima sfida come Capo del personale quando il paziente su cui stavano operando Meredith e Bailey si sveglia nel bel mezzo della procedura, scatenando un putiferio legale.
14. Il massacro del giorno di San Valentino
11 feb 2010 43m 8.0Il giorno di San Valentino piomba sul Seattle Grace con il crollo del tetto di un ristorante che travolge decine di coppiette.
15. Come eravamo
18 feb 2010 43m 8.6I dottori del Seattle Grace insegnano ai loro studenti e colleghi numerose lezioni di vita attraverso i racconti dei loro primi anni come giovani medici.
16. Succede tutto per caso
4 mar 2010 43m 8.2Il Dottor Harper Avery, nel cui nome è stato istituito il Premio Avery, viene ricoverato in ospedale e la sua insolita richiesta di una procedura chirurgica aumenta le tensioni tra Derek e Richard.
17. La scalata
11 mar 2010 43m 8.3Un paziente arriva in ospedale con la necessità di una complicata operazione chirurgica e Derek sceglie Owen per l'intervento al posto di Richard, cosa che lo rende furioso. Intanto Miranda si prepara per un secondo appuntamento con Ben.
18. Morire non è facile
25 mar 2010 43m 8.1La paziente di Teddy rifiuta i trattamenti che potrebbero salvarle la vita e Teddy chiede aiuto a Owen per convincerla a cambiare idea.
19. I mestieri del genitore
1 apr 2010 43m 8.0Alex chiede alla Bailey di approvare pro-bono l'operazione di suo fratello. Aaron chiede ad Alex perchè non si è più fatto vedere a casa da quando ha cominciato a lavorare al Seattle Grace e alcuni segreti di Alex vengono svelati.
20. Amo, lenza e peccatore
29 apr 2010 43m 7.8Sloan è in travaglio e Mark, Teddy, Callie e Arizona arrivano per aiutarla. Intanto il resto dello staff è alle prese con il capitano di un peschereccio che è stato trafitto da un gigantesco amo per squali.
21. Il giorno della sensibilità
6 mag 2010 43m 8.2Bailey prepara la sua squadra a intervenire su un paziente che pesa oltre i 200 chili, un caso che si dimostra essere difficile sotto ogni punto di vista.
22. Persone felici
13 mag 2010 43m 8.3Un'anziano paziente ammesso al pronto soccorso riconosce un volto familiare in un'altra paziente, anche lei in ospedale e lo staff si ritrova coinvolto in questa storia d'amore.
23. Santuario (1ª parte)
20 mag 2010 1h 26m 9.1Lo staff dell'ospedale affronta una crisi di proporzioni devastanti quando un incidente a catena inonda il Seattle-Grace di vittime. Inoltre un incendio distrugge la casa di una delle dottoresse.