Meredith Grey è la figlia del chirurgo di fama mondiale Ellis Grey, ed è cresciuta nella sua ombra. Ellis era una madre profondamente imperfetta, emotivamente e verbalmente violenta e negligente. Meredith è descritta come una persona “oscura e contorta”, danneggiata, che vede il mondo in varie sfumature di grigio. Per questo motivo, è una persona emotivamente complessa. È capace di entrare in empatia con gli altri quando sono nel loro punto più basso, ed è una sensibile osservatrice delle persone intorno a lei. Meredith si è laureata al Dartmouth College. Durante il college, i conflitti con la madre portano Meredith a mettere in discussione la sua decisione di frequentare la scuola di medicina. Questa indecisione la porta a fare progetti per dormire e fare festa in Europa una volta che si è laureata. Tuttavia, dopo un mese all’estero, Meredith viene richiamata per prendersi cura di sua madre, che ha sviluppato un Alzheimer precoce. Questa notizia spinge Meredith a prendere la decisione di ottenere la laurea in medicina.
La notte prima dell’inizio del tirocinio Meredith ha un’avventura di una notte con Derek Shepherd (Patrick Dempsey), uno sconosciuto che incontra al Joe’s Bar. Il giorno dopo scopre che lui è un assistente appena assunto, il nuovo capo della neurochirurgia del suo nuovo posto di lavoro, il Seattle Grace Hospital. Meredith viene assegnata a lavorare sotto la specializzanda Miranda Bailey (Chandra Wilson), e fa amicizia con i suoi colleghi specializzandi, Cristina Yang (Sandra Oh), Izzie Stevens (Katherine Heigl), Alex Karev (Justin Chambers) e George O’Malley (T.R. Knight).
È particolarmente legata a Cristina Yang, che diventa la sua migliore amica e “persona”. Sebbene inizialmente lei pensi male di lui, anche Alex Karev diventa la “persona” di Meredith e i due assumono un rapporto familiare simile a quello dei fratelli. Meredith ha un rapporto conflittuale con Richard Webber (James Pickens Jr.), il primario di chirurgia del Seattle Grace. Richard era molto vicino a Ellis e ha anche avuto una relazione quando Meredith era una bambina. A causa del suo rapporto con la madre di Meredith, egli tende a salvare, fare da mentore e fare eccezioni per lei. Meredith ha l’abitudine di “collezionare randagi”, e permette ai suoi amici e colleghi di vivere nella casa che sua madre le ha lasciato. Questi amici diventano la sua pseudo-famiglia. Meredith è infinitamente fedele a coloro che considera la sua famiglia, e piegherà le regole tradizionali della morale per tenerli al sicuro.
Essendo cresciuta in un ospedale, Meredith mostra un immenso talento naturale. Possiede una calma costante durante le procedure mediche e le emergenze, ed è un’osservatrice naturale delle persone. Ha un’abilità nel cogliere sottili indizi e nel determinare accuratamente diagnosi difficili da cogliere. Le sue maniere placide e non giudicanti al capezzale spesso fanno sì che le persone si aprano e si fidino di lei. Le sue abilità chirurgiche sono solidamente impressionanti e mostra un talento e una pazienza per le prove di ricerca medica e per trattare con pazienti psicologicamente danneggiati.
Meredith resiste alle avances di Derek durante il suo tirocinio, ma alla fine viene incantata ad iniziare una relazione con lui nonostante le perplessità su uno specializzando che esce con un assistente. È quindi scioccata dall’arrivo di Addison Montgomery (Kate Walsh), la moglie di Derek, ignara che lui fosse sposato. Derek lotta per scegliere tra i due, ma alla fine torna da Addison, nonostante Meredith la implori di essere scelta al suo posto.
Meredith è devastata e ricorre a molteplici mezzi autodistruttivi per affrontare la situazione. Inizialmente ricade nelle vecchie abitudini di automedicazione con tequila e sesso, e adotta un cane, chiamato Doc. Cerca anche di risolvere alcuni problemi cercando il padre assente da tempo, Thatcher. Viene a sapere che suo padre, che se n’è andato quando lei aveva cinque anni e che non ha più visto, si è risposato e ha avuto altre due figlie. I due non diventano intimi, ma Grey si affeziona alla sua matrigna.
Meredith precipita ulteriormente quando Ellis viene ricoverata in ospedale, rivelando la diagnosi di Alzheimer precoce di Ellis e le sue tendenze verbalmente violente. Il comportamento autodistruttivo di Meredith raggiunge il suo più pericoloso quando salva un paziente con una bomba nel petto, inserendo impulsivamente la sua mano per tenerla fino a quando gli artificieri possono rimuoverla. Meredith ha una serie di avventure di una notte, compresa una con George, che è stato a lungo innamorato di lei. Quando lei piange nel mezzo del loro incontro, la loro amicizia finisce temporaneamente. Meredith rinuncia al suo comportamento, accetta di essere amica solo di Shepherd e intraprende una relazione con il veterinario Finn Dandridge (Chris O’Donnell).
Derek si pente della sua decisione di tornare dalla moglie, e Meredith deve decidere se continuare una relazione con Finn o dare a Derek una seconda possibilità.
Quando Ellis sperimenta un raro giorno completamente lucido, ed esprime la sua immensa delusione per come Meredith si è rivelata ordinaria, diventa depressa e forse suicida. Durante un incidente su un traghetto, Meredith viene sbattuta in acqua e sceglie di arrendersi e annegare, piuttosto che combattere e nuotare. All’ospedale ha un arresto cardiaco e si risveglia in un “aldilà”, dove interagisce con ex conoscenti deceduti. Ellis muore nel frattempo, e Meredith incontra sua madre, che le dice che lei è tutt’altro che ordinaria. Si sottopone a un altro ciclo di rianimazione su insistenza di Cristina. Derek si allontana da Meredith a causa della sua sconsideratezza, spingendola a cercare una terapia per affrontare i suoi problemi. Meredith vede un terapeuta, il dottor Wyatt (Amy Madigan), per cercare la felicità e comincia ad affrontare con successo i suoi problemi. Meredith trova i diari di sua madre, riportando alla luce vecchi ricordi e segreti su cui lavorare. Nel frattempo, Meredith quasi fallisce il suo esame da tirocinante dopo che un Thatcher ubriaco incolpa pubblicamente Meredith per la morte di sua moglie, Susan, una Grey sconvolta si siede attraverso il suo intero test senza scrivere una sola risposta. Il Dr. Webber le dà una seconda possibilità di fare l’esame, salvandola dalla distruzione della sua carriera.
Dopo che Meredith viene promossa a specializzanda, la sua sorellastra minore Lexie Grey (Chyler Leigh) inizia a lavorare al Seattle Grace come tirocinante. Meredith inizialmente rifiuta i tentativi di Lexie di formare una relazione, ma lentamente si ammorbidisce nei suoi confronti. Le sorelle sono persone molto diverse con un’infanzia diversa. Lexie ha avuto una vita familiare più idealista e spesso ha difficoltà a capire la sorella molto più scura, che non ha le stesse associazioni positive con la famiglia di Lexie.
In seguito inizia una sperimentazione clinica neurochirurgica, arruolando Derek come neurochirurgo consulente. La sperimentazione fallisce ripetutamente, ma il paziente finale che trattano sopravvive, il che li porta a riunirsi e ad andare a vivere insieme. La loro relazione è più sana di prima, ma ha ancora degli intoppi mentre i due tentano di capirsi e di navigare in quella che ora considerano una relazione permanente e a lungo termine. Meredith fa molto affidamento su Cristina per il supporto emotivo e la guida. Alla fine, Derek e Meredith decidono di sposarsi, ma il giorno del matrimonio, la coppia dà il suo “perfetto” matrimonio a Izzie e Alex, per sposarsi invece durante la cerimonia prevista.
Meredith e Derek si sposano scrivendo i loro voti nuziali su un post-it. Meredith trascorre la maggior parte della stagione fuori servizio dopo aver donato parte del suo fegato a Thatcher.
Meredith sperimenta un altro immenso trauma dopo che l’ospedale viene messo sotto chiave da un tiratore di massa attivo che cerca vendetta contro Derek. Meredith offre la propria vita in cambio della sua e abortisce durante la crisi. Passa attraverso questa esperienza traumatica con Cristina, che opera Derek mentre è minacciato con una pistola. Meredith nasconde la sua perdita e lo psichiatra del trauma si rifiuta di autorizzare né Cristina né Meredith per il loro ritorno in chirurgia. Meredith è in grado di lavorare sui suoi problemi e di essere autorizzata, ma Cristina rimane profondamente traumatizzata. Meredith copre e sostiene la sua amica nel suo periodo buio, ma alla fine non è in grado di aiutarla completamente a tornare in chirurgia.
Meredith decide di provare attivamente a rimanere incinta, ma viene a sapere di avere un “utero ostile”, il che la porta a considerare altri suoi possibili difetti genetici. Derek, che è costantemente preoccupato dalla possibilità che lei sviluppi l’Alzheimer, avvia una sperimentazione clinica sperando di curare la malattia. Meredith sceglie di lavorare alla sperimentazione e sembra propendere per una specialità neurologica.
Quando alla moglie di Webber, Adele, viene diagnosticato l’Alzheimer, riceve un posto nella sperimentazione. Meredith manipola i farmaci in modo che Adele non riceva il placebo. Lei e Derek decidono di adottare Zola, un bambino orfano del Malawi, e rendere il loro matrimonio legale. Quando la verità sulla manomissione viene fuori, però, un furioso Derek le dice che non può crescere un bambino con lei a causa della sua ambiguità morale. Meredith viene licenziata e cerca di nascondere sia questo che la sua separazione coniugale al consulente per le adozioni al fine di mantenere Zola. Anche se il dottor Webber si dimette da primario di chirurgia e si prende la colpa per la manomissione del processo per proteggere Meredith, Zola viene portata via. Lei e Derek si riconciliano. Meredith sceglie una specializzazione in chirurgia generale piuttosto che in neurochirurgia, e lottano con successo per riavere Zola.
Quando il suo ultimo anno di specializzazione sta per concludersi, gli specializzandi viaggiano in tutto il paese, alla ricerca dei migliori lavori nelle loro specialità. Per finire la loro specializzazione, gli specializzandi devono sostenere gli esami di medicina. Meredith fa l’esame mentre è malata di influenza. Decide di accettare un’offerta di lavoro al Brigham and Women’s Hospital come prossimo passo della sua carriera. Durante un volo medico per intraprendere un prestigioso intervento che coinvolge due gemelli siamesi, Meredith, Derek, Cristina e Lexie, tra gli altri, sono coinvolti in un incidente aereo. L’incidente aereo uccide Lexie, e i sopravvissuti rimangono intrappolati per giorni nella natura selvaggia e boscosa in attesa di aiuto. Dopo il loro salvataggio, Meredith diventa un chirurgo generale al Seattle Grace, ora Seattle Grace-Mercy West. Mentre Cristina fugge da Seattle per la sua borsa di studio, Meredith, spaventata dal volo e dal cambiamento, rifiuta l’offerta di lavoro e si aggrappa a ciò che rimane a Seattle. Cristina e Meredith iniziano a chiamare l’ospedale “Seattle Grace Mercy Death” alla luce dell’immensa quantità di traumi, morte e dolore che vi hanno vissuto.
Il ritrovato atteggiamento e il sarcasmo di Meredith la portano a essere soprannominata “Medusa” dal nuovo gruppo di specializzandi dell’ospedale. In seguito all’incidente aereo, l’ospedale viene citato in giudizio e alla fine riconosciuto colpevole di negligenza. Ogni vittima, tra cui Derek, Cristina, Arizona Robbins (Jessica Capshaw) e lei stessa, deve ricevere 15 milioni di dollari di risarcimento, il che porta l’ospedale ad una quasi bancarotta perché la compagnia di assicurazione si rifiuta di pagare a causa di una scappatoia. I medici insieme a Callie Torres (Sara Ramirez) comprano l’ospedale con l’aiuto della Fondazione Harper Avery per evitare la chiusura e diventano nuovi membri del consiglio di amministrazione. In memoria di Mark Sloan e Lexie Grey, Jackson Avery e il consiglio rinominano l’ospedale “Grey Sloan Memorial Hospital”.
Meredith chiede alla dottoressa Bailey di eseguire su di lei la mappatura dei geni per sapere finalmente se ha i geni dell’Alzheimer come sua madre. Risulta positiva a più di uno dei marcatori genetici della malattia.
Meredith si trasferisce nella casa dei sogni completata e vende la sua casa ad Alex, che la acquista come l’unica vera casa che abbia mai conosciuto. Continua la tradizione di Meredith di tenere la casa aperta a tutti i “randagi” che hanno bisogno di una casa. Meredith scopre di essere incinta e dà alla luce un figlio. Il bambino ha una presentazione del viso e viene di conseguenza partorito con un cesareo d’emergenza. Mentre ricuce Meredith, l’ostetrico che l’ha operata viene chiamato per un altro paziente e lo stagista Shane Ross completa la sutura. Quando il sangue comincia a comparire dappertutto, Meredith si diagnostica come in CID. La dottoressa Bailey esegue una rimozione della milza, che le salva la vita. In cambio, Derek e Meredith chiamano il loro figlio Bailey.
Come coniuge, chirurgo e madre, Meredith ha citato più volte che non voleva essere come nessuno dei suoi genitori: suo padre aveva seguito sua madre in modo patetico prima di andarsene per essere felice, mentre sua madre dava più valore alla sua carriera che alla sua famiglia. Meredith è spesso in conflitto cercando di trovare un equilibrio tra i due, e teme che la sua famiglia stia ostacolando le sue aspirazioni mediche, così come teme di diventare come sua madre ogni volta che è tentata di scegliere la chirurgia invece della famiglia. Meredith e Cristina hanno una grossa frattura quando Cristina conferma i timori di Meredith affermando che le capacità di Meredith sono rimaste indietro rispetto a quelle di Cristina a causa dei suoi obblighi familiari che la allontanano dal tempo in sala operatoria.
Meredith e Derek giungono ad un accordo che lui, già affermato nella sua carriera e reputazione, farà un passo indietro per prendersi cura dei bambini e permetterle di brillare. Meredith tenta di riguadagnare un po’ di terreno iniziando un promettente processo di ricerca sulla stampa 3-D delle vene del portale. Il conflitto tra Cristina e Meredith si allarga quando Cristina requisisce le risorse di Meredith per la propria sperimentazione, ottenendo alla fine una nomina di Harper Avery per Cristina. Cristina e Meredith riparano il loro rapporto quando Meredith confessa che Cristina aveva ragione, le sue capacità hanno superato quelle di Meredith. Cristina si trasferisce in Svizzera, accettando un’offerta di lavoro da Preston Burke (Isaiah Washington), suo ex assistente, mentore e fidanzato, che stava cercando un sostituto in un ospedale di ricerca che stava gestendo, lasciando così ad Alex il compito di essere la “persona” di Meredith al suo posto, un onore che accetta volentieri.
Mentre Meredith si adatta alla vita senza Cristina, scopre di avere una sorellastra materna di nome Maggie Pierce (Kelly McCreary), che ora lavora al Grey Sloan Memorial come nuovo primario di chirurgia cardiotoracica. Meredith è in fase di negazione e rifiuta Maggie, pensando che si sarebbe ricordata se sua madre fosse stata incinta. Meredith cerca di mettere insieme il suo rapporto con la madre e la sorellastra guardando vecchi video di sua madre. Alla fine recupera i suoi ricordi repressi della gravidanza quando vede il diario di sua madre. Con il supporto di Richard Webber (il padre biologico di Maggie), Meredith cambia idea, scegliendo di accettare Maggie e iniziare a costruire una relazione.
Nel frattempo, il matrimonio di Meredith e Derek diventa teso quando Derek accetta l’offerta del presidente degli Stati Uniti di partecipare all’iniziativa Brain Mapping. Riceve un’offerta per dirigere il progetto stesso a Washington D.C., il che significa che dovrebbe essere basato lì permanentemente. Meredith si oppone perché non vuole sradicare la loro giovane famiglia per trasferirsi dall’altra parte del paese per la carriera di lui a scapito della sua. I due iniziano una serie di litigi e “guerre a freddo” sulle loro carriere. Meredith alla fine incoraggia Derek ad andare a Washington, e Derek prontamente parte. Meredith poi procede appoggiarsi ai suoi amici per il sostegno come lei inizia a vivere la vita come un genitore single, mentre contemporaneamente mantenendo una serie di interventi chirurgici di successo senza pazienti-perdite. Durante una telefonata con Derek, Meredith e Derek accettano di risolvere le cose dopo che lei gli dice che non voleva che diventassero “una di quelle coppie” e lui ricambia, dicendo che gli mancava. Lei ammette privatamente ad Alex di aver capito che potrebbe vivere indipendentemente da Derek, ma sceglie di non farlo.
Proprio quando Meredith e Derek iniziano a riaccendere la loro relazione, Derek viene improvvisamente ucciso in un incidente d’auto mentre è in viaggio verso l’aeroporto per prendere un volo per un ultimo incontro a Washington. Viene portato in un ospedale a corto di personale, che lo accoglie con riluttanza nonostante non sia un centro traumatologico. I medici non sono riusciti a riconoscere in tempo la sua ferita alla testa. Derek viene dichiarato cerebralmente morto, e Meredith deve andare al centro medico per acconsentire a togliergli il supporto vitale. Dice a Penny, la tirocinante che era stata assegnata a Derek, che ogni dottore ha “quell’unico” paziente che muore sotto i suoi occhi e li perseguita per sempre e “quell’unico ti farà lavorare di più, e ti renderà migliore.”
Dopo la morte di Derek, Meredith torna al Grey Sloan Memorial per informare gli altri della sua scomparsa. Dopo il servizio funebre, Meredith impacchetta impulsivamente le sue cose e parte con i bambini per un luogo segreto. I mesi passano mentre i suoi amici e la sua famiglia sono all’oscuro dei suoi spostamenti. Alla fine, i parallelismi mostrano somiglianze nelle vite di Meredith ed Ellis: Entrambe hanno perso l’amore della loro vita, entrambe sono scappate da Seattle in seguito alla loro perdita, ed entrambe alla fine danno alla luce una figlia. Meredith chiama sua figlia appena nata Ellis, come sua madre. Avendo elencato Alex come suo contatto d’emergenza, lui la incontra all’ospedale dopo aver partorito la piccola Ellis. Con il sostegno di Alex, Meredith torna a Seattle con i bambini e più tardi viene nominata capo di chirurgia generale da Bailey. Vende la “casa dei sogni” e si trasferisce di nuovo a casa di sua madre, avendola riacquistata da Alex, e ora vive lì con Maggie e Amelia Shepherd, sua cognata. Le tre sono spinte ad imparare come comunicare più efficacemente, a sostenersi a vicenda e a vivere funzionalmente come sorelle.
Risisoltosi nella vita a Seattle, Meredith organizza una cena e alla festa Callie porta la sua nuova ragazza, che si rivela essere Penny, la tirocinante che ha lavorato su Derek in ospedale la notte in cui è morto. Più tardi all’evento, Meredith scopre che Penny la raggiungerà al Grey Sloan Memorial. Meredith è costretta a lavorare con Penny e, col tempo, decide di addestrarla efficacemente per diventare un chirurgo migliore. Meredith alla fine perdona Penny, che diventa la sua specializzanda preferita. Alex e Meredith continuano il loro rapporto stretto, simile a quello dei fratelli, di essere l’uno la “persona” dell’altro, nonostante il dispiacere di Jo e l’incapacità di capire la loro vicinanza. Lui la sostiene quando viene attaccata violentemente da un paziente disorientato, e lei lo sostiene nelle sue difficoltà legali. Alex inizia una colazione settimanale di famiglia a base di waffle la domenica, dove prepara waffles per tutti in casa.
Meredith si riprende abbastanza da iniziare a vedere Nathan Riggs (Martin Henderson), l’ex migliore amico di Owen Hunt, nella stagione 13, anche se la loro relazione è complicata dal fatto che Maggie confessa a Meredith di provare qualcosa per Riggs. Inoltre, Meredith non è pronta a dichiarare la loro relazione formalmente o pubblicamente per diversi episodi. Alla fine, accetta la sua relazione con Riggs, ma è complicata dal ritorno inaspettato della sorella di Owen, Megan Hunt, la fidanzata di Riggs. Meredith si trova in un altro triangolo amoroso quando Megan rifiuta Riggs perché è ancora innamorato di Meredith, ma Meredith li spinge a stare insieme. Dopo la fine della sua relazione con Riggs, Meredith viene nominata per un Harper Avery Award per il suo rivoluzionario intervento di trapianto addominale su Megan. Nel 300° episodio, dopo aver mancato di partecipare alla cerimonia di premiazione per rimanere per un trauma medico, dopo l’intervento, Meredith apprende con tutti i suoi più cari amici in sala operatoria e in galleria che ha vinto il premio Harper Avery. Dopo la vittoria, Meredith si getta nel suo lavoro e viene scelta per continuare il suo progetto dal concorso di ricerca dell’ospedale. Tuttavia, quando ha difficoltà a ottenere l’accesso a un polimero brevettato dall’Europa, viene trascinata indietro nel passato di sua madre, poiché è l’ex migliore amica di Ellis, Marie, a non voler aiutare Meredith. Alla fine, Meredith scopre tutta la verità sul litigio tra Marie ed Ellis e riesce a riparare alcuni dei danni.
Durante il matrimonio di Jo e Alex, Meredith viene baciata da un ubriaco Andrew DeLuca (Giacomo Gianniotti), e i due lo ignorano. Tuttavia, mentre Meredith ricomincia ad uscire con l’aiuto della sua paziente sensale, CeCe, è perseguitata da Andrew, che ha capito i suoi sentimenti per lei. Meredith riceve anche l’interesse di Atticus Lincoln (Chris Carmack), un nuovo chirurgo ortopedico, e si trova brevemente in un triangolo amoroso. Durante il suo dilemma romantico, suo padre alienato, Thatcher, muore, anche se sono in grado di fare pace prima della sua morte. Alla fine, Meredith sceglie Andrew e i due iniziano una relazione. Meredith batte il record dell’ospedale per il più lungo intervento singolo e poi inizia la ricerca su un dispositivo diagnostico ingeribile. Mentre cura Gabby Rivera, una giovane ragazza con il cancro la cui famiglia è stata divisa al confine, Meredith commette una frode assicurativa per aiutare il padre di Gabby a pagare l’intervento. Quando l’ospedale inizia a indagare sul caso, Andrew si prende la colpa per evitare che Meredith venga mandata in prigione e separata dai suoi figli. Meredith va a trovare Andrew in prigione, dicendogli che lo ama e che lo farà uscire.
Nella stagione 16, Meredith si costituisce e viene condannata ai servizi sociali, mentre la sua licenza medica, sebbene non revocata, viene messa in pericolo. Non si presenta in tribunale e non esegue alcune delle ore, il che porta ad un soggiorno temporaneo in prigione. Dopo un’udienza, Meredith riesce a mantenere la sua licenza e viene riassunta al Grey-Sloan. Nel suo primo giorno di ritorno, incontra Cormac Hayes (Richard Flood), il nuovo primario di pediatria, che più tardi scopre essere stato mandato da lei da Cristina. Hayes e Meredith si avvicinano e legano sulla loro perdita comune di un coniuge. Andrew inizia a mostrare segni di mania, forse causati da un disturbo bipolare, e rompe con Meredith quando lei esprime preoccupazione.
Nella stagione 17, Meredith è stressata mentre affronta la pandemia di COVID. Meredith alla fine contrae il COVID-19, e mentre combatte per la sua vita, entra ed esce dalla coscienza. Durante i suoi sogni di febbre, che si svolgono su una spiaggia, incontra diverse persone care nell’aldilà, tra cui Derek, George e Andrew.