Doc è incentrato sulla brillante e determinata dottoressa Amy Larsen, primario di Medicina Interna e di Famiglia al Westside Hospital di Minneapolis. Dopo che una lesione cerebrale cancella gli ultimi otto anni della sua vita, Amy deve navigare in un mondo sconosciuto in cui non ricorda i pazienti che ha curato, i colleghi con cui ha avuto screzi, l'anima gemella che ha divorziato, l'uomo che ora ama e la tragedia che l'ha spinta ad allontanare tutti. Può contare solo sulla figlia diciassettenne, con cui è in rotta e che lei ricorda come una bambina di 9 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 esperienza.
