Dopo aver scoperto di avere ancora passione e desiderio per l'aspetto sentimentale della sua vita, Meredith si rivolge alla matchmaker Cece Colvin, sua paziente, per riuscire a trovare l'uomo giusto per lei; ma con il tempo Meredith si accorge di essere corteggiata dal suo specializzando Andrew DeLuca e dal nuovo primario di ortopedia, Atticus Lincoln, detto Link. Dopo un'iniziale indecisione, la donna sceglie Andrew e lascia che la loro relazione evolva. Intanto Jo, mentre è in luna di miele con Alex, decide di restare a Seattle e convince la Bailey a creare appositamente per lei una speciale borsa di studio sull'innovazione in campo medico; una volta tornata al lavoro scopre che Link lavora in ospedale e si viene a sapere che erano amici ai tempi del college. Nel frattempo il borsista in ortopedia di Link, Nico, intraprende una relazione con lo specializzando Levi Schmitt che acquisisce più sicurezza in se stesso. Improvvisamente si fa vivo il padre di DeLuca, che arriva dall'Italia con Carina, e che propone di creare un'innovativa sacca gestazionale esterna all'utero; inizialmente Andrew sostiene il padre ignorando gli avvertimenti di Carina che pensa che l'uomo sia bipolare; ben presto però i segnali di squilibrio si fanno più evidenti e Andrew non può che riconoscere il proprio errore. Tutto ciò lo porta ad abbattersi molto fino a mettere quasi a rischio la sua relazione con Meredith; inaspettatamente è Karev a fargli capire che sta sbagliando e tutto si risolve tra la coppia, tanto che Andrew finirà per dichiararle il suo amore, spaventandola leggermente dato che l'ultima volta che lei lo disse fu al suo defunto marito, Derek. Anche il padre di Meredith si ripresenta in questa stagione: Tatcher Grey è in fin di vita e prima di morire si riconcilia con Meredith. Mentre stanno andando al lavoro Jackson e Maggie vengono salvati per un soffio da un incidente mortale e questo spinge Avery a porsi delle domande sulla propria fede, argomento che inizialmente lo porta a scontarsi spesso con Maggie e ad allontanarsi brevemente da lei, fino a quando la scoperta del grave condrosarcoma che è stato diagnosticato a Catherine, li riavvicina. La donna decide di non dire subito al marito della malattia, anche perché Richard sta attraversando un duro periodo a seguito della morte della sua sponsor degli AA. Tuttavia è proprio la diagnosi di Catherine a farlo rimettere in carreggiata per poterle stare accanto; fortunatamente Amelia e Koracick riescono a salvarle la vita, pur non riuscendo a rimuovere tutto il tumore con cui dovrà convivere.