Doc suit la Dr. Amy Larsen, chef du service de médecine interne et familiale à l'hôpital Westside de Minneapolis. Brillante et déterminée, elle voit sa vie basculer lorsqu'une blessure à la tête efface les huit dernières années de sa mémoire. Amy doit alors naviguer dans un monde devenu étranger, sans aucun souvenir des patients qu'elle a soignés, des collègues avec qui elle s'est brouillée, de l'âme sœur qu'elle a divorcée, de l'homme qu'elle aime désormais, ni de la tragédie qui l'a poussée à s'éloigner de tous. Elle ne peut compter que sur sa fille de 17 ans, avec qui elle est en froid et qu'elle n'a en tête que comme une enfant de 9 ans, ainsi que sur une poignée d'amis dévoués, tout en luttant pour continuer à exercer la médecine malgré la perte de près d'une décennie de connaissances et d'expérience.