在西雅图仁爱－西慈医院的惨剧过后的守夜仪式上，医生们发现每个人的焦虑和神经质都在以各式各样的方式表现出来：Cristina和Owen在生死与共后决定携手走入教堂许下一生誓言，Derek因超速驾驶被捕，Meredith还是没有把当时情绪起伏导致流产的事向已经很自责的Derek坦白。每个人都在自身的阴影中苦苦挣扎。

Meredith终于把自己怀孕又流产的事情告诉了Derek。与此同时，Meredith通过了心理评估，重返工作岗位。Cristina在一次手术中突发创伤后精神失调症，差点导致医疗事故。Bailey拒绝让Alex主刀－－除非他同意取出胸口的子弹。

和Derek素来关系冷淡的妹妹Amelia突然回到城里，令Derek大感意外。这对兄妹积攒已久的矛盾终于爆发了。从枪伤中康复的Alex拒绝再使用电梯，主任决定帮助他度过心理危机。Meredith和Derek继续帮助Cristina缓解紧张情绪，希望她尽快重掌手术刀。

产科检查结果让Meredith和Derek心烦意乱，两人爆发了全面矛盾。Lexie注意到Meredith和April越来越亲密。与此同时，一个在车祸中重伤的病人被送进急诊室，Jackson将负责手术。Cristina对自己越来越不自信，这影响到了她和Owen的日常生活。

作为「训练」的一部分，主任让Meredith、Cristina、April和Jackson等住院医生尝试管理工作；与此同时，Derek、Callie、Owen和其他主治医生围绕一笔百万美元的专款展开激烈竞争。

一个纪录片摄影组来到医院拍摄枪案半年后医生们和病人们的恢复状况。Derek、Mark、Owen和Callie将会进行一个罕有的手臂移植手术。Mer帮助Christina鼓起勇气面对镜头。以及Mary回归，考验Bailey的耐心。

Owen将通过严格的外伤训练来考验住院医生。同时Christina将独自监控肺部移植手术病人的身体状况。

中东的政治名人来到SGH，医生们需要保密并给他治疗。Cristina退出，并开始装饰新家和举行入迁派对。新的儿科主治DR.Phil Stark登场。

Derek申请到了老年痴呆症研究基金，所有的主治医生都到Joe的酒吧为他庆祝，但他们在酒吧遇到了一个让所有人大吃一惊的人。与此同时，Meredith和Alex不得不与一个9岁的术后并发症男孩以及他爱出风头的母亲一起值夜班。

Cristina痊愈了，Bailey有了新欢，Teddy要“娶”了那病人，Arizona回归，Mark和Lexie和好了。

校园枪击案造成的重大伤亡又给SGH带回枪击案的阴影；回归的Arizona并没有受到医院里热情的欢迎。

Arizona在Mark的建议下尝试与Callie和好；Teddy要在Henry的手术中为他做下关键的抉择；同时，住院医生们又有新实习医生可以虐了；主任宣布他在物色新的住院医生主任；Bailey的护士新男友；Mer和Derek继续尝试造人。

Derek正式开始了Alzheimer病症的临床试验，而Meredith却感觉自己被忽略了。Bailey要让医院也跟上新媒体时代的步伐，想创建从手术室里发出的实时微博，而Chief对此却并不感冒。Callie、Mark和Arizona不得不一起学习如何经历妊娠期，而Callie在一开始就把她的新产科医师（Rachael Taylor客串）给逼得抓狂了。

Thatcher因胃痛回归SeattleGrace，并带来他的二十来岁的刺青女友Danielle。同时，Alex与新来的妇产科医生LucyFields为了一个病人而产生摩擦。Mark让Jackson跟他，好让他能够打听到Lexie的消息。

为了证明自己有成为住院医生主任的资质的Meredith了解到当她走进手术室时，原来任何事情都可能在一个小时发生；同时，Bailey和Eli外出偷情，所以医院里方寸大乱；所有人对Adele入院的事情感到意外。

《实习医生格蕾》第7季中对Alex的故事会做出一个交代。在第6季中当Alex胸口中枪，生命垂危之时，他口中喊出了Izzie的名字，而并非他当时的恋人Lexie。相信这一幕给很多人都留下了深刻印象，并且很清楚Alex与Izzie之间的故事并没有结束。第7季就将给出答案。

Richard极力劝说Derek和Meredith同意Adele参加老年痴呆症的临床试验，但Adele本人可能有不同的想法。与此同时，Mark和Arizona在Callie的「新生儿送礼会」如何举办这个问题上意见不一。Henry再次出现新病症，让Teddy十分紧张。总住院医师职位的竞争日益激烈。Richard获准参加糖尿病新疗法的临床试验。

第7季第18集是传说已久的「音乐集」，剧中人一共将表演八首歌曲。Kate Walsh将客座演出。

众人齐心合力帮助Callie及小Sofia度过最痛苦的阶段，希望这对母女能够早日团圆。一名参与临床实验的病人突然死亡，令Derek对类似的实验更加小心－特别是Meredith的冒险行动。Alex负责诊治一名患癌症的老富婆，但这女人的怪毛病实在令人抓狂。Alex意识到自己如果把救治过程弄得越夸张，就越有可能获得总住院医师的职位。Perkins医生的突然回归让Teddy十分高兴。

Callie和Arizona的婚礼到来，然而这对情侣却发现她们所期待的「大日子」与她们想象的不太一样。与此同时，Alex成为总住院医师的优先候选人，令身边的某人心生嫉妒。Meredith和Derek做出一个将改变他们一生的决定。Perkins医生回来邀请Teddy陪他一起去旅行。

个人生活和工作中的双重压力将Meredith推到了悬崖边上；Owen为总住院医师的最后人选举行正式面试；Cristina变得越来越有侵略性；Alex和Lucy的关系面临考验；Jackson突然退出Webber的糖尿病临床实验。

Meredith在临床实验中不老实的事情将会曝光，给她和其他人带来了未曾预料的后果。在接到令人心烦的消息后，Cristina被迫在爱情和事业之间做出选择。与此同时，Owen对总住院医师的人选做出最终决定。Teddy做出一个令人惊讶的决定－与她的爱情有关，也与她的未来有关。