La tercera temporada llega con muchas sorpresas para médicos e internos. Por un lado, una de las residentes del Seattle Grace pone en riesgo el prestigio del hospital cuando lleva a cabo un procedimiento ilegal con tal de salvar a un enfermo. Por otro lado, el director en jefe decide renunciar con tal de salvar su matrimonio y las carreras para ocupar su puesto comienzan. Meredith y Derek por fin están juntos, pero pronto se darán cuenta que las relaciones entre doctores y residentes no es una buena idea. Asimismo, Cristina y Burke batallan con su relación cuando deciden casarse y pedir ayuda a sus madres para preparar la celebración. Izzie, George y Alex se debaten entre la amistad y el amor dentro de Seattle Grace: Alex comienza una relación con una respetada doctora, mientras que George se establece con Callie, un nuevo personaje que se integra a Grey's Anatomy en esta tercer temporada. Por su lado, Izzie descubrirá que su mejor amigo es, en realidad, la persona con la que debe estar. En esta tercera temporada Izzie, George, Alex y Meredith pondrán en riesgo sus vidas con tal de lograr cumplir con las demandas del Seattle Grace.