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La dodicesima stagione della serie televisiva Grey's Anatomy, composta da ventiquattro, è stata trasmessa in prima visione assoluta negli Stati Uniti d'America da ABC dal 24 settembre 2015 al 19 maggio 2016.

A partire da questa stagione, entra a far parte del cast fisso della serie l'attore neozelandese Martin Henderson, nel ruolo di Nathan Riggs, un nuovo chirurgo cardiotoracico arrivato al Grey-Sloan Memorial Hospital.

Dopo il suo ruolo ricorrente dalla sesta stagione della serie, Jason George nel ruolo nel dottor Benjamin Warren è promosso a membro regolare.

Nel gennaio 2016 viene promosso ulteriormente a membro regolare l'attore italo-canadese Giacomo Gianniotti nel ruolo del dottor Andrew DeLuca, già apparso come guest star negli ultimi due episodi dell'undicesima stagione.

L'attrice Sara Ramírez, interprete della dottoressa Calliope Torres, abbandona la serie al termine di questa stagione.

In Italia la stagione è stata trasmessa in prima visione da Fox Life, canale a pagamento della piattaforma satellitare Sky, dal 9 novembre 2015 al 27 giugno 2016.

nºTitolo originaleTitolo italianoPrima TV USAPrima TV Italia1 Sledgehammer Mazzate 24 settembre 2015 9 novembre 20152 Walking Tall A testa alta 1º ottobre 2015 16 novembre 20153 I Choose You Io ho scelto te 8 ottobre 2015 23 novembre 20154 Old Time Rock and Roll Rock and roll all'antica 15 ottobre 2015 30 novembre 20155 Guess Who's Coming to Dinner Indovina chi viene a cena? 22 ottobre 2015 7 dicembre 20156 The Me Nobody Knows L'Io che nessuno conosce 5 novembre 2015 14 dicembre 20157 Something Against You Qualcosa contro di te 12 novembre 2015 21 dicembre 20158 Things We Lost in the Fire Cose perdute nell'incendio 19 novembre 2015 28 dicembre 20159 The Sound of Silence Il suono del silenzio 11 febbraio 2016 14 marzo 201610 All I Want Is You Tutto quello che voglio sei tu 18 febbraio 2016 21 marzo 201611 Unbreak My Heart Non spezzarmi il cuore 25 febbraio 2016 28 marzo 201612 My Next Life La mia prossima vita 3 marzo 2016 4 aprile 201613 All Eyez On Me Tutti gli occhi su di me 10 marzo 2016 11 aprile 2016 14 Odd Man Out Fuori posto 17 marzo 2016 18 aprile 201615 I'm Not Waiting Anymore Non aspetto più 24 marzo 2016 25 aprile 201616 When It Hurts So Bad Quando fa tanto male 31 marzo 2016 2 maggio 2016 17 I Wear The Face Indosso il volto del cambiamento 7 aprile 2016 9 maggio 201618 There's a Fine, Fine Line Più forte dell'odio 14 aprile 2016 16 maggio 201619 It's Alright, Ma (I'm Only Bleeding) Tutto bene, mamma, è solo sangue 14 aprile 2016 23 maggio 201620 Trigger Happy Grilletto facile 21 aprile 2016 30 maggio 201621 You're Gonna Need Someone on Your Side Avrai bisogno di qualcuno al tuo fianco 28 aprile 2016 6 giugno 201622 Mama Tried Mamma ci ha provato 5 maggio 2016 13 giugno 201623 At Last Finalmente 12 maggio 2016 20 giugno 201624 Family Affair Affari di famiglia 19 maggio 2016 27 giugno 2016

Mazzate Titolo originale: Sledgehammer Diretto da: Kevin McKidd Scritto da: Stacy McKee Trama Meredith ha venduto la casa nel bosco dove viveva con Derek ed è tornata a vivere nella casa di sua madre con i suoi bambini, Maggie e Amelia. La convivenza talvolta risulta difficile, soprattutto tra Amelia e Meredith, mentre Maggie assume il ruolo di paciere tra le due. In ospedale arrivano due ragazze quindicenni, Jess ed Aliyah, che sono state investite da un treno e che hanno riportato delle gravi lesioni. Le due ragazze in realtà sono una coppia, ma la loro relazione è fortemente ostacolata dalla madre omofoba di Jess, che pretende di mandare la figlia in un campo religioso conservatore dove viene effettuata la terapia di conversione. Non vedendo speranza di stare insieme, le ragazze si erano lasciate investire dal treno, per potersi amare almeno nella morte. La madre di Jess si scontra prima con Callie, che prende questa vicenda molto a cuore per la sua storia personale, e poi con Maggie, che le dà un pugno in faccia. Fortunatamente entrambe le ragazze si salvano e il padre di Jess prende finalmente in mano la situazione, proteggendo la figlia dalle omofobe pretese della madre. Il clima generale in ospedale è di grande attesa: è arrivato infatti il giorno della nomina del nuovo Capo di Chirurgia. Oltre alla Bailey, candidata di Webber, l'altra pretendente al posto di primario è la dottoressa Tracy McConnell, proposta da Catherine, con un curriculum brillante. Miranda, davanti all'eccellenza della donna, che con il suo intervento contribuisce a salvare Aliyah che si era aggravata durante l'operazione, si scoraggia e pensa di non essere alla sua altezza: ci penserà suo marito Ben a tirarle su il morale e a farle così tenere un discorso che le farà ottenere il posto. Una forte crisi invece si abbatte sul matrimonio di April e Jackson, che non è più sicuro di voler combattere per il loro rapporto e si rifiuta pertanto di parlare con la moglie.

A testa alta Titolo originale: Walking Tall Diretto da: Debbie Allen Scritto da: Meg Marinis Trama È il primo giorno della Bailey come primario di Chirurgia. Si presenta in ospedale una paziente, Jade, insolitamente alta che soffre di episodi di svenimento e appannamento della vista: grazie ad un'intuizione della Bailey le verrà diagnosticato un tumore pituitario, causa del suo eccessivo sviluppo. La caduta ha causato alla donna una frattura della colonna ma nonostante questo e l'imminente bisogno di rimuovere il tumore, la donna rifiuta le cure e la degenza, poiché deve subito tornare al suo lavoro. Dà quindi a Miranda un ultimatum: se non troveranno il modo di curarla entro 4 ore e di rendere la sua convalescenza più breve possibile, lascerà l'ospedale. Miranda, che non vuole assolutamente inaugurare così il suo nuovo incarico, fa una forte pressione sui suoi chirurghi, spingendoli a trovare un modo per operare l'inoperabile. Delega inoltre tutti i suoi interventi a Meredith, che, oberata di lavoro, si infastidisce per il comportamento del nuovo capo, come, d'altra parte, tutto il resto del suo staff. Jade, scaduto il tempo, si alza e lascia la sua stanza, ma arrivata all'ingresso dell'ospedale ha un malore e cade nuovamente schiacciando Jo e aggravando la frattura della colonna. Ciò costringe i chirurghi ad operarla d'urgenza senza un piano operatorio concordato. Sta quasi per dissanguarsi sotto i ferri, quando Jackson prende in mano la situazione e blocca l'emorragia, permettendo ad Amelia di rimuovere il tumore e a Callie di stabilizzare la frattura. Nonostante ciò, le condizioni della paziente sono critiche e non si sa se questa abbia subito danni cerebrali. Messa duramente davanti alle conseguenze delle sue azioni, Miranda si assume le sue responsabilità, scusandosi con i suoi chirurghi e promettendo che l'indomani sarebbe stata migliore come capo. Comunica anche a Meredith di volerla nominare Primario di Chirurgia Generale al suo posto e che nutre grandi speranze per il suo futuro. Nel frattempo, April, tornata dal suo viaggio in Medio Oriente, presenta un rush cutaneo sulla schiena e si teme che abbia contratto una grave malattia e per questo viene messa in isolamento e passa la giornata ad ascoltare le lamentele altrui, senza però riuscire a parlare con Jackson della loro situazione. Soltanto chiamandolo per un'emergenza lo costringerà a parlarle, ma lui dirà che non sa se vale la pena di provare a ricostruire il loro rapporto. Callie invece non fa altro che raccontare in giro della sua nuova fiamma, che per il momento però non presenta a nessuno, suscitando un misto di gelosia e curiosità in Arizona.

Io ho scelto te Titolo originale: I Choose You Diretto da: Rob Corn Scritto da: William Harper Trama La notizia della nomina a Primario di Chirurgia Generale di Meredith diventa finalmente ufficiale con l'arrivo del contratto, ma alla lettura di questo Maggie sembra contrariata per qualcosa, che tuttavia non svela. In ospedale arriva una donna incinta di due gemelli, Emma e Daniel, che appena nati si presentano itterici. Entrambi i bambini hanno infatti un tumore al fegato, esattamente uguale, che invade anche il rene destro e causa insufficienza cardiaca, quindi entrambi rischiano di morire se non saranno sottoposti ad un trapianto di fegato, per cui entrambi i genitori si offrono come donatori. Meredith vuole scoprire cosa c'è che non va nel suo contratto e chiede consiglio a Callie, che le dice che le hanno fatto un'offerta molto bassa rispetto agli altri primari. Intanto, Jackson vorrebbe che April lasciasse casa loro e prendesse una stanza in albergo, ma lei ha deciso che vale la pena lottare per il loro matrimonio e non vuole andarsene. Dagli esami risulta che solo il padre dei bambini può donare loro il fegato, ma c'è bisogno di due donazioni, quindi Alex dovrà decidere, in base alle possibilità di ripresa e alla gravità del tumore, a quale dei due bambini destinare il fegato del padre. Purtroppo dalle analisi e dalla valutazione del tumore, è un pari merito. Dopo aver trovato un documento della fecondazione assistita degli ovuli di Izzie, Jo ha una discussione con Alex: gli chiede perché era pronto ad avere dei figli con la sua ex moglie, mentre con lei voglia solo prendere un cane. Alex, sempre più coinvolto nella storia dei gemelli, decide di aprirli entrambi per valutare la situazione da vicino: alla fine, il fegato andrà ad Emma, ma lui non vuole arrendersi e tenta una resezione sull'altro bambino, che però è troppo debole. Alex mostra grande umanità e, capendo che non c'era altro da fare, lo scollega dagli strumenti e lo stringe a sé fino al suo ultimo battito. Meredith affronta la Bailey, chiede uno stipendio più alto e lo ottiene, insieme ai complimenti per essersi fatta valere. Jackson va via di casa e per una notte alloggia da Ben e Bailey, lasciando April sola in quella che era la loro casa. Maggie, delusa dalla sua storia finita col radiologo, si lascia andare con lo specializzando Andrew dopo aver bevuto un po'. Alex torna a casa scusandosi con Jo per la precedente discussione e dicendole che se quello che vuole è avere un bambino, lo avranno. Fanno pace ma lei dice che non è ancora il loro momento per avere un figlio.

Rock and roll all'antica Titolo originale: Old Time Rock and Roll Diretto da: Nicole Rubio Scritto da: Austin Guzman Trama Maggie si sveglia dopo la notte infuocata passata con lo specializzando Andrew DeLuca. La Pierce non sa come affrontare l'imbarazzo di aver infranto le regole ospedaliere e si confida con Meredith. Nel frattempo il Grey Sloan Memorial Hospital viene invaso da un gruppo di anziani che hanno subito un incidente stradale e Arizona stringe amicizia con un simpatico novantenne che le racconta di come a 85 anni abbia trovato l'amore della sua vita. Stephanie, invece, ha difficoltà nel seguire le indicazioni di Amelia in merito al protocollo della sperimentazione clinica da lei condotta. La procedura, infatti, le ricorda esperienze difficili vissute durante la partecipazione ad una ricerca sull'anemia falciforme. Così lascia il suo incarico a Jo, all'insaputa di Amelia, ma quando il neurochirurgo lo scopre, Stephanie spiega alla Shepherd che sono questi ricordi la causa della sua ritrosia verso la procedura che va adottata. Jo, sapendo che Stephanie è brava a mentire per ottenere ciò che vuole (da come ha visto negli ultimi avvenimenti), pensa che la collega abbia inventato tutto e subito dopo lo dice ad Amelia, ma quando porta la Edwards da Webber per punirla, Richard, conoscendo la sua storia, conferma che Stephanie ha detto la verità ed Amy si scusa per non aver creduto alla sua assistente, con la quale lavora fianco a fianco da molto tempo.