Sezóna se nadále soustředila na chirurgickou praxi pěti mladých stážistů, kteří se snaží najít rovnováhu mezi výzvami konkurenční kariéry a obtížemi, které určují jejich osobní život. Odehrávala se ve fiktivní nemocnici Seattle Grace Hospital, která se nachází ve městě Seattle ve státě Washington. Zatímco první série kladla důraz především na nečekaný dopad chirurgického oboru na hlavní postavy, druhá série poskytuje detailní pohled na osobní zázemí jednotlivých postav a zaměřuje se na důsledky, které mají jejich rozhodnutí na jejich kariéru. V průběhu sezóny byly představeny nové dějové linie, včetně milostného trojúhelníku mezi Meredith Greyovou, Derekem Shepherdem a Addison Montgomeryovou, který je hlavním obloukem sezóny. Silně rozvinutá byla také dějová linie týkající se vztahu Izzie Stevensové s pacientem Dennym Duquettem, která měla za následek pochvalné kritiky a pozitivní reakce fanoušků.