Doc segue la brillante e determinata dottoressa Amy Larsen, primario di Medicina Interna e Familiare al Westside Hospital di Minneapolis. Dopo che un trauma cranico le cancella gli ultimi otto anni della sua vita, Amy deve navigare in un mondo a lei sconosciuto, senza alcun ricordo dei pazienti che ha curato, dei colleghi con cui ha litigato, dell'anima gemella da cui ha divorziato, dell'uomo che ora ama e della tragedia che l'ha spinta ad allontanare tutti. Può contare solo sulla figlia diciassettenne, da cui è lontana e che ricorda come una bambina di nove anni, e su una manciata di amici devoti, mentre lotta per continuare a praticare la medicina, nonostante abbia perso quasi un decennio di conoscenze ed esperienze.