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La terza stagione della serie televisiva Grey's Anatomy, composta da venticinque episodi, è stata trasmessa negli Stati Uniti dal 21 settembre 2006 al 17 maggio 2007 sul canale ABC.

In America la prima puntata della terza stagione è riuscita a battere per la prima volta la serie CSI: Crime Scene Investigation: 25 milioni di spettatori.

Con telespettatori è l'ottavo programma più seguito della stagione televisiva USA 2006-2007.

In Italia la stagione è stata trasmessa in prima visione dal 12 febbraio al 9 luglio 2007 su Fox Life di Sky. In chiaro è andata in onda dal 12 settembre al 29 novembre 2007 su Italia 1.

Sara Ramírez entra nel cast fisso della serie con il ruolo della dott.ssa Callie Torres.

Eric Dane entra nel cast fisso della serie con il ruolo del dott. Mark Sloan.

Brooke Smith torna a interpretare il ruolo della dott.ssa Erica Hahn in due episodi; sarà tra i protagonisti della quarta stagione.

Chyler Leigh appare negli ultimi due episodi della stagione nel ruolo della specializzanda Lexie Grey; sarà tra i protagonisti fissi della serie a partire dalla quarta stagione.

Kate Walsh esce dal cast fisso al termine della stagione, per diventare la protagonista dello spin-off Private Practice; torna come guest star in alcuni episodi delle stagioni successive.

Isaiah Washington esce dal cast fisso al termine della stagione a causa di dissapori dell'attore con la produzione.

{| class="wikitable" !N. !Titolo originale !Titolo italiano !Prima TV USA !Prima TV Italia |- |1 || Time Has Come Today || È questione di tempo || 21 settembre 2006 || rowspan="2" | 12 febbraio 2007 |- |2 || I Am a Tree || Scelte || 28 settembre 2006 |- |3 || Sometimes a Fantasy || Fantasie || 5 ottobre 2006 || 19 febbraio 2007 |- |4 || What I Am || Ciò che siamo || 12 ottobre 2006 || 26 febbraio 2007 |- |5 || Oh, the Guilt || Sensi di colpa || 19 ottobre 2006 || 5 marzo 2007 |- |6 || Let the Angels Commit || Questione di impegno || 2 novembre 2006 || 12 marzo 2007 |- |7 || Where The Boys Are || Un nuovo inizio || 9 novembre 2006 || 19 marzo 2007 |- |8 || Staring at the Sun || Guardando il sole || 16 novembre 2006 || 26 marzo 2007 |- |9 || From a Whisper to a Scream || Sussurri e grida || 23 novembre 2006 || 2 aprile 2007 |- |10 || Don't Stand So Close to Me || Non starmi così vicino || 30 novembre 2006 || 9 aprile 2007 |- |11 || Six Days, Part 1 || Sei giorni (1) || 11 gennaio 2007 || 16 aprile 2007 |- |12 || Six Days, Part 2 || Sei giorni (2) || 18 gennaio 2007 || 23 aprile 2007 |- |13 || Great Expectations || Aspettative || 25 gennaio 2007 || 30 aprile 2007 |- |14 || Wishin' and Hopin''' || Desideri e speranze || 1º febbraio 2007 || 7 maggio 2007 |- |15 || Walk On Water (1) || Camminare sull'acqua (1) || 8 febbraio 2007 || 14 maggio 2007 |- |16 || Drowning On Dry Land (2) || Annegare sulla terra ferma (2) || 15 febbraio 2007 || 21 maggio 2007 |- |17 || Some Kind of Miracle (3)|| Una specie di miracolo (3) || 22 febbraio 2007 || 28 maggio 2007 |- |18 || Scars and Souvenirs || Vecchie ferite || 15 marzo 2007 || 4 giugno 2007 |- |19 || My Favorite Mistake || Lo sbaglio che preferisco || 22 marzo 2007 || 11 giugno 2007 |- |20 || Time After Time || Attimo dopo attimo || 19 aprile 2007 || 18 giugno 2007 |- |21 ||Desire || Desiderio || 26 aprile 2007 || 25 giugno 2007 |- |22 || The Other Side of This Life, Part 1 || L'altro lato della nostra vita (1) || rowspan="2" | 3 maggio 2007 || rowspan="2" | 2 luglio 2007 |- |23 || The Other Side of This Life, Part 2 || L'altro lato della nostra vita (2)|- |24 || Testing 1-2-3 || Il giorno degli esami || 10 maggio 2007 || rowspan="2" | 9 luglio 2007 |- |25 || Didn't We Almost Have It All? || Nuove scelte || 17 maggio 2007

Affari di cuore Titolo originale: Complications of the HeartLo speciale è un riassunto degli episodi della seconda stagione.

È questione di tempo Titolo originale: Time Has Come Today Diretto da: Dan Minahan Scritto da: Shonda Rhimes Trama Dopo la morte di Denny, Izzie si ritrova stesa sul pavimento del bagno, incapace di muoversi e sentendo il proprio corpo e la propria anima al rallentatore. Meredith viene definita dagli amici "cupa e triste" a causa delle sue complicate relazioni, e alla fine confessa a Cristina di aver avuto un rapporto sessuale con Derek e di aver perso le mutande. Nello stesso istante, Addison ha trovato le mutande nella giacca di Derek e si reca al lavoro per pianificare una terribile ma divertente vendetta. Addison si occupa di un neonato abbandonato nei bagni di una scuola. Vengono portate in ospedale le quattro ragazze che possono essere la madre, in quanto sono le ultime state al bagno: Karen, Shannon, Lisa e Sarah. Una paziente affetta dalla peste nera, Giselle Toussant, arriva all'ospedale e muore. Il marito della donna, il signor Omar Toussant, Derek e George vengono messi in quarantena, essendo stati esposti alla malattia. E una volta tornati a casa, i due confessano rispettivamente a Meredith e Callie di amarle. La moglie di Richard, Adele, lo costringe a scegliere: o lui va in pensione o lei chiederà il divorzio. Nell'episodio vengono inframezzati diversi flashback. C'è un flashback del party iniziale per i futuri specializzandi: Alex e Izzie si conoscono, Cristina prova ad attirare l'attenzione di Burke ma lui è intento a conquistare un'altra donna, Meredith conosce George e osserva Richard cercando di non farsi vedere. Poi c'è un flash di Meredith su una giostra mentre sua madre veniva lasciata da Richard. Un altro flash è quello di quando Derek caccia fuori di casa Addison dopo aver scoperto il tradimento e poi la fa rientrare in casa e se ne va lui stesso. Poi c'è un flash di quando Meredith e Derek si sono conosciuti al bar di Joe. Altri interpreti: Chris O'Donnell (Dr. Finn Dandridge), Kate Burton (Ellis Grey), Loretta Devine (Adele Webber), Steven W. Bailey (Joe), Jessica Tuck (Shannon's Mom), Sarah Utterback (Infermiera Olivia Harper), Joanie Fox (Madre di Sara), Mia Wesley (Madre di Karen), Pepper Sweeney (Padre di Lisa), Alexandra Brandl (Karen), Nicolette Collier (Meredith da piccola), Matt Crabtree (IDC Dude), Elizabeth Goldstein (Giselle Toussant), Hallee Hirsh (Claire), Kelli King (Sara), Wayne Lopez (Paramedico), Frank Merino (Ragazzo del funerale), Paulina Olszyinski (Lisa), Jeremy Rabb (Residente), Haley Ramm (Shannon), Damon Standifer (Hazmat Guy), Tamika Wheeler (Ragazza di Burke), Steve Harris (Omar Toussant). Il titolo dell'episodio fa riferimento al brano omonimo dei The Chambers Brothers. Il tema della riflessione è il tempo.

Scelte Titolo originale: I Am a Tree Diretto da: Jeff Melman Scritto da: Krista Vernoff Trama Izzie si mette a preparare montagne di muffin per cercare, almeno in parte, di soffocare il dolore della morte di Denny. Nell'ospedale, intanto, vengono trovate delle mutandine nere appese alla bacheca, e mentre la Bailey si insospettisce riguardo Cristina e Meredith (a buona ragione), Callie accorre in aiuto di quest'ultima e si prende la colpa, scatenando la gelosia di George. Addison, nel frattempo, si è presa un giorno libero per bere, visto che "i suoi condotti lacrimali sono troppo orgogliosi per funzionare". Cristina si spoglia per cercare di tirar su il morale a Burke dopo lo stress dello sparo e dell'operazione, ma proprio in quel momento arrivano i genitori di lui. La signora Jane Burke esprimerà gran disappunto, a differenza del marito il signor Donald. Callie viene "sfrattata" dal suo appartamento clandestino, dopo essere stata scoperta dal capo. In ospedale c'è un ragazzo di 32 anni, Benjamin O'Leary, con un tumore al cervello che gli fa dire tutto quello che pensa, provocando molto imbarazzo quando, grazie alla propria sagacia, intuisce la natura del rapporto tra Derek e Meredith: il ragazzo muore durante l'operazione. George si occupa di Dana Seabury, una donna con un cancro ai polmoni che rifiuta di sottoporsi a un intervento. Arriva poi un ragazzino, Harley Hernandez, con il ramo di un albero conficcato nel torace: il ragazzo viene operato e si salva. Derek va in albergo da Addison a dirle che il loro matrimonio è finito e la trova in compagnia di Mark. Meredith dice a Finn e Derek che vuole frequentarli entrambi prima di decidere chi dei due scegliere. La dottoressa Bailey al bar parla con il padre di Harley, che le esprime la propria delusione per non essere riuscito a impedire l'incidente, e allora la dottoressa, sentendosi nei panni dell'uomo rispetto a Izzie, va da quest'ultima a cercare di convincerla a tornare al lavoro. Alex ha un rapporto sessuale con la paziente Dana Seabury nel bagno del bar di Joe. Altri interpreti: Chris O'Donnell (Dr. Finn Dandridge), Diahann Carroll (Jane Burke), Richard Roundtree (Donald Burke), Roxanne Hart (Dana Seabury), Peter Paige (Benjamin O'Leary), Steven W. Bailey (Joe), Elizabeth Sampson (Ruth O'Leary), Javier Grajeda (Jeffrey Hernandez). Il titolo dell'episodio fa riferimento al brano omonimo scritto da Doug Gillard e cantato dai Guided by Voices. Il tema della riflessione sono gli impulsi.

Fantasie Titolo originale: Sometimes a Fantasy Diretto da: Adam Arkin Scritto da: Debora Cahn Trama Meredith fa un sogno in cui si trova a letto contemporaneamente con Finn e Derek, ma viene svegliata da George che la implora di cacciare via di casa Callie, che ormai da una settimana si è trasferita lì. In pronto soccorso arriva Megan Clover, una bambina che crede di avere dei super poteri e che non sente alcun dolore quando viene ferita. Alex si occupa di lei, credendo che i genitori abusino della piccola. Addison, dopo una notte di sesso con Mark, lo invita a tornarsene a New York. Tuttavia, Mark non pare avere intenzione di lasciare Seattle. Derek e Cristina si occupano di Taylor Tressel, un uomo con frequenti crisi epilettiche che decide di sottoporsi a un intervento per eliminarle. Meredith va a pranzo con Finn e a cena con Derek per sperimentare la "teoria degli appuntamenti", ma le cose non vanno come aveva fantasticato ed entrambi gli appuntamenti finiscono in malo modo. Izzie va all'ospedale per parlare con il capo e chiedergli di riassumerla, ma qualcosa la blocca e non riesce a entrare nell'edificio. Callie lascia la casa di Meredith per lasciare più spazio a George che non si sente pronto per la convivenza con lei. Cristina aiuta Burke a superare il trauma subito in seguito allo sparo e all'intervento chirurgico. Altri interpreti: Chris O'Donnell (Dr. Finn Dandridge), Abigail Breslin (Megan Clover), Gabriel Casseus (Taylor Tressel), Jack Conley (Jasper Hovey), Lanei Chapman (Lianne Tressel), Stephanie Erb (Signora Gantry), Kevin Will (Len Gantry), Linda Eve Miller (Infermiera del pronto soccorso), Daniel Tatar (Commesso dell'albergo nº 1); Julie Granata (Commesso dell'albergo nº 2). Il titolo dell'episodio fa riferimento al brano omonimo di Billy Joel.

Titolo originale: What I Am Diretto da: Dan Lerner Scritto da: Allan Heinberg Trama