La quarta stagione di Grey's Anatomy rappresenta, ad oggi, l'edizione più breve della storia del medical drama. Composta da soli diciassette episodi per via di uno sciopero degli sceneggiatori, è andata in onda dal 27 settembre 2007 al 22 maggio 2008 raccogliendo davanti lo schermo una media di 15 milioni di telespettatori e classificandosi al decimo posto nella speciale classifica dei programmi più seguiti della stagione.
Meredith Grey va in terapia e riconquista Derek Shepherd
L'edizione 2006/2007 dello show creato da Shonda Rhimes rappresenta un importante giro di boa per la relazione tra Meredith e Derek.
Dopo la rottura avvenuta nel finale della terza stagione, i due medici provano lentamente a ricostruire la loro relazione, ma l'incapacità della specializzanda di intraprendere un rapporto duraturo costringe Derek ad instaurare nuovi legami. Mentre la protagonista inizia un percorso di psicoterapia volto a comprendere i reali motivi che la conducono a rifiutare l'uomo dei suoi sogni, il neurochirurgo frequenta infatti l'infermiera Rose. Una volta elaborato il lutto per la morte della madre, Meredith capisce tuttavia di voler provare a costruire una relazione seria con Derek e nel finale è protagonista di uno dei gesti più romantici dell'intero telefilm: convinta a riconquistare il suo ex fidanzato, la Grey realizza la famosa "Candle House" ossia il progetto della futura casa che la donna ammette di voler costruire con Derek.
I due dottori, dopo la dichiarazione, si lasciano andare ad un tenero bacio che suggella la loro riconciliazione.
Lexie Grey inizia la specializzazione al Seattle Grace e si scontra con la sorella
La quarta stagione di Grey's Anatomy introduce nel cast il personaggio di Lexie Grey. La sorellastra della protagonista entra infatti a far parte del programma di specializzazione del Seattle Grace.
Nonostante la reticenza iniziale che porta Meredith a scontrarsi ripetutamente con la sorella, tra le due si instaura nel tempo un rapporto di vicinanza che tra alti e bassi porta la protagonista a considerare Lexie come parte integrante della sua famiglia. Il personaggio interpretato da Chyler Leigh, inoltre, interagisce con Alex Karev.
Quest'ultimo, dopo una breve frequentazione con "la piccola Grey", deve fare i conti con il ritorno di Ava. La donna, vittima dell'incidente sul battello, torna al Seattle Grace dichiarando di aspettare un bambino da Karev. In realtà, come scoperto da Izzie Stevens, la gravidanza si rivela solo il frutto del profondo malessere psichiatrico sviluppatosi in seguito al grave incidente che l'ha sfigurata. La gravidanza isterica ed il comportamento insolito di Ava convince Alex a prendersi cura di lei, ma Izzie lo dissuade dai suoi propositi e lo invita a fare la cosa più giusta per entrambi: affidare la donna a degli esperti che possano realmente curare i suoi problemi.
La rinascita di Cristina Yang dopo la fine della relazione con Burke
Infine, la quarta stagione di Grey's Anatomy porta in scena la rinascita di Cristina Yang dopo la separazione da Preston Burke. La specializzanda, ancora scossa per quanto accaduto il giorno delle nozze, dedica anima e corpo alla carriera. Anche dal punto di vista lavorativo, tuttavia, non mancano i problemi. Il nuovo primario di cardiochirurgia, Erika Hanh, si dimostra fin da subito riluttante nei confronti della sua sottoposta. Convinta che l'arroganza di Cristina la porterà a commettere qualche fatale errore, la Hanh affida ad Izzie Stevens la maggior parte degli interventi chirurgici. George O'Malley, invece, affronta il divorzio da Callie Torres e dopo aver compreso che l'intesa sessuale con Izzie Stevens è stata solo frutto di un atto di ebbrezza decide di rimanerle amico.
Sconsolato per non aver superato l'esame di ammissione al secondo anno di specializzazione, il dottore inizia da capo il suo percorso, ma grazie a Lexie Grey comprende di meritare molto di più. Convinto a far valere le sue motivazioni, George chiede ed ottiene la possibilità di sottoporsi nuovamente al test.
