Doc se centra en la enérgica y brillante Dra. Amy Larsen, jefa de Medicina Interna y Familiar del Hospital Westside en Minneapolis. Tras una lesión cerebral que borra los últimos ocho años de su vida, Amy debe navegar por un mundo desconocido en el que no recuerda a los pacientes que ha tratado, a los colegas con los que ha tenido roces, al alma gemela de la que se divorció, al hombre que ahora ama y a la tragedia que la llevó a alejar a todos. Solo puede confiar en su hija de 17 años, distanciada de ella, a quien recuerda como una niña de 9 años, y en un puñado de amigos devotos, mientras lucha por seguir ejerciendo la medicina, a pesar de haber perdido casi una década de conocimientos y experiencia.