Седьмой сезон сериала стартовал 23 сентября 2010 года. Актерский состав сериала пополнился Сарой Дрю и Джесси Уильямс. Актер Джеймс Таппер сыграл повторяющуюся роль  доктора Перкинса – консультанта по травмам, а так же потенциального любовника для Тедди Альтман. В роли Генри Бартона в шоу появился Скотт Фоули, сыгравший смертельно больного пациента, за которого Альтман выйдет замуж, чтобы тот мог получить страховку. В большей части седьмого сезона появляется доктор Люси Филд (Рэйчел Тейлор) – акушер и перинатолог. Состав приглашенных звезд сезона: Дайан Фарр, Фрэнсис Конрой, Мэнди Мур, Эмбер Бенсон, Нэнси Трэвис, Джеми Чон и Марина Сиртис. Музыкальным эпизод-событием сезона становится Song Beneath the Song, вышедший в эфир 31 марта 2011 года.

Основная сюжетная линия 7 сезона Анатомии страсти – восстановление героев после массовых убийств, произошедших в финале прошлого сезона. У доктора Альтман налаживается личная жизнь, а Мередит и Дерек хотят завести ребенка, но после того, как им это не удается, ближе к концу сезона они решают взять приемного ребенка. Уэббера восстанавливают в должности начальника, Торрес после расставания с Аризоной занимается сексом с Марком и беременеет. Вскоре после этого они мирятся, но потом попадают в страшную аварию, в которой Келли получает множество травм, но сохраняет свою жизнь и жизнь своего ребенка. У Адель, жены Уэббера, выявляют болезнь Альцгеймера, а Кэпнер назначают  главным ординатором. Узнав о своей беременности, Янг хочет сделать аборт, что не одобряет Оуэн. В финале Карев случайно проговорился, что из-за  Мередит чуть не сорвались клинические исследования, в результате чего Уэббер решает ее уволить.