ישנם כל כך הרבה מערכות יחסים שונות על "האנטומיה של גריי", עד שקשה לשמור על כולם ישרות. להלן סיכום:

מרדית גריי

דרק רועה

מרדית ישנה עם דרק לפני שהיא מבינה שהוא הבוס שלה. בתחילת עונה 1, היא מסכלת את התקדמותו אך בסופו של דבר נכנע. במשך תקופה מסוימת הם שומרים על קשר ביניהם בסוד, אך זמן קצר כל בית החולים יודע זאת. בסוף עונה 1 אשתו של דרק מופיעה, והעניין של דרק / מרדית נגמר - לעת עתה.

בעונה 2 מרדית 'מחזירה הביתה בחור שהיא פוגשת אצל ג'ו. למחרת הוא מגיע לבית החולים בגלל זקפה מתמדת ודרק מגלה שמרדית שכבה איתו. מרדית נבוכה, ודרק נפגע.

פין דנדרידג '

מרדית מתחילה לצאת עם הווטרינר של דוק, הכלב שהיא חולקת עם דרק. דרק מבין שהוא לא אוהב את אדיסון ולא רוצה להיות איתה אבל מאפשר למרדית זמן לעשות את הבחירה בינו לבין פין.

סוף סוף מרדיט בוחר את דרק, אבל אז הוא אומר שהוא צריך זמן כדי להתגבר על מערכת היחסים של אדיסון עם מארק.

דרק (שוב)

מרדית ודרק מסתיימים יחד יחד אבל מתפרקים כשמרדית לא יכולה להתחייב.

הם ממשיכים לקיים יחסי מין עד שדרק מתחיל לצאת עם אחות, רוז. מרדית ודרק מבינים שהם שייכים יחד לאחר שעבדו בצמוד יחד ולבסוף הצליחו עם ניסוי קליני. מרדית 'מבקשת בחוסר רצון את דרק לעבור לגור, מה שהוא עושה, אבל מרדית' לא תעיף את השותפות שלה לחדר, איזי ואלכס.

הם מחליטים להתחתן אבל מוותרים על החתונה שלהם כדי שאיזי ואלכס יוכלו להתחתן. בסופו של דבר הם כותבים הבטחות זה לזה בפתק פוסט-זה ורואים עצמם נשואים.

כריסטינה יאנג

פרסטון בורק

בורק מבחין בכריסטינה ומביא לה קפה. היא מופתעת מכך, אך מאוחר יותר כשהיא נכנסת אליו בזמן שהוא מתחלף, הם מתחברים. מערכת היחסים ביניהם נמשכת בסתר לאורך עונה 1. כריסטינה מגלה שהיא בהריון אך אינה חולקת מידע זה ומתזמנת מו"פ. בעונה 2 כריסטינה מאבדת את התינוק ובורק מגלה על ההיריון. הם חוזרים יחד, ובורק מספר לצ'יף וובר על מערכת היחסים שלהם.

כריסטינה מתקשה להתמודד עם העובדה שברק אולי כבר לא יהיה מנתח נהדר לאחר שנורה. היא מעלה תוכנית עם כך שבורק יוכל לפעול מבלי שאיש יידע שיש לו רעידות ביד. היא מוטרדת מאוד כשהוא מבקש ממנה להתרחק מניתוח ואומר לראש המנהל מה קורה. דר יכול לתקן את ידו של בורק.

הוא מבקש מכריסטינה להתחתן איתו, והיא אומרת שכן, אך הוא משאיר אותה ליד המזבח. כריסטינה הרוסה ולא מתארכת לאורך כל עונה 4 עד שאוון האנט מגיע לסיאטל גרייס בעונה 5.

אוון האנט

אוון היה רב סרן בצבא והוא מנתח טראומה.

הוא וכריסטינה מתחילים לצאת אבל נפרדים לאחר שאוון חונק את כריסטינה בשנתו בגלל הפרעת דחק פוסט-טראומטית, אך כשהוא עובר טיפול הם חוזרים יחד. יש להם קשר סלעי מכיוון שנראה שאוון מאוהב גם בכריסטינה וגם בטדי אלטמן, אם כי הוא בוחר בכריסטינה.

איזי סטיבנס

אלכס קרב

איזי מתחיל לגלות עניין באלכס בתחילת עונה 2. הוא מוציא אותה לדייט, אבל יש לה זמן נורא. הוא אפילו לא מנשק אותה בלילה הטוב. היא מתלוננת בפני ג'ורג ', ולמחרת אלכס מנשק אותה. איזי חושב שיש להם מערכת יחסים עד שהיא תופסת אותו במיטה עם האקסית של ג'ורג ', אוליביה.

איזי בסופו של דבר סולח לאלכס, והם ממשיכים לצאת איציק עד שמתאהב בדני דוקט.

דני דוקט

דני חולה בבורק הממתין ללב חדש. איזי חותך את חוט ה- LVAD של דני כדי שיעבור ברשימת התורמים ויקבל לב. הניתוח הצליח, אך דני נפטר כמה ימים לאחר שהציע לאיזי.

דני משאיר לאיזי 8.7 מיליון דולר. עד כדי מצוקתו של ג'ורג ', היא שומרת על השיק תחת מגנט במקרר, מחכה עד שהיא תחשוב על משהו מרהיב שקשור לזה. כאשר ביילי מזכירה את הרעיון שלה לפתוח מרפאה בחינם, איזי משקיעה בזה.

אלכס (שוב)

זמן מה לאחר מותו של דני, איזי מתחילה לצאת שוב עם אלכס, אבל היא מתחילה לראות את דני בכל מקום ואפילו מנהלת איתו מערכת יחסים, אם כי היא יודעת שהוא מת. ברגע שהיא מבינה שסרטן גורם לה להזה, איזי מסתכלת על אלכס, וכשהיא הכי חולה, הם מתחתנים.

כשהיא מתחילה להשתפר, היא מתרחקת מאלכס ועוזבת לזמן מה. היא חוזרת ורוצה אותו בחזרה, אך לדבריו מגיע לו שיתייחסו אליו טוב יותר מאיך שהיא מתייחסת אליו.

היא עוזבת שוב.

אלכס קרב

אוליביה

אחרי שהוא ואיזי יצאו לדייט אבל לפני שהם מתחילים במערכת יחסים, איזי תופס אותו ישן עם אוליביה. איזי בסופו של דבר סולח לו, והם מתחילים לצאת שוב עד שדני נכנס לתמונה. לאחר מותו של דני הם מתחילים לצאת שוב בעקבות החלמתה ממחלת הסרטן הם מתחתנים, אך זה לא נמשך.

לקסי גריי

אלכס מתחיל לישון עם לקסי, ובקרוב הם מתחילים מערכת יחסים אמיתית.

ג'ורג 'אמלי

מרדית

בהתחלה כולם חושבים שג'ורג 'הוא הומו, אך עד מהרה כולם מלבד מרדית יודעים שהוא מאוהב בה. ג'ורג 'ישן עם מרדית כשהיא חשופה למרות הידיעה שזה לא בסדר, והוא ומרדית מנהלים מערכת יחסים מתוחה זמן מה אחר כך.

אוליביה

ג'ורג 'יוצא עם האחות אוליביה לזמן קצר.

קלי

ד"ר קלי קלי טורס מתחיל לגלות עניין בג'ורג ', אך הם נפרדים מכיוון שג'ורג' מציב את חבריו לפניה. הם חוזרים יחד ומתחתנים באופן ספונטני בווגאס. לילה אחד, כשהוא שיכור, ג'ורג 'ישן עם איזי. הוא וקלי נפרדים, וג'ורג 'מנסה לגרום לדברים לעבוד עם איזי, אבל אין להם כימיה מינית.

קלי קלי

ג'ורג '

קלי וג'ורג 'מנהלים מערכת יחסים שוב ושוב. קאלי ישנה עם מארק סלואן ומרגישה נורא בקשר לזה.

לאחר שעזר לג'ורג 'לעבור תקופה קשה עם אביו הגוסס, ג'ורג' מבקש מקלי להתחתן איתו, והם בורחים לווגאס ומתחתנים. כשהוא אומר לה שהוא שכב עם איזי, היא סולחת לו, אך במהרה הם מנותקים את נישואיהם.

אריקה האן

קלי מתחילה לצאת עם אריקה האן, למרות שהיא מבועתת כי היא מעולם לא יצאה עם אישה ואינה יודעת מה לעשות. כאשר הם נלחמים, האן עוזב את בית החולים ומשאיר את קלי מאחור.

אריזונה רובינס

קלי מתחילה לצאת עם אריזונה רובינס. הם מתאימים היטב ומסתדרים נהדר עד שקלי תגלה שאריזונה לא רוצה להביא ילדים לעולם. לאחר הפחדת הכיבוי, קלי מחליטה שהיא יכולה לחיות בלי ילדים, אבל היא לא יכולה לחיות בלי אריזונה. באריזונה אומרים שהם יכולים להביא עשרות ילדים.

מירנדה ביילי

טאקר ג'ונס

ביילי נשואה לטוקר ג'ונס למעלה מעשר שנים, אך הם מתגרשים מכיוון שהיא שמה עדיפות רבה יותר לתפקידה.

בן וורן

ביילי מתחילה באי-רצון לצאת עם המרדים בן וורן. היא מתעצבנת כשהיא רואה אותו מפלרטט עם אחות, אבל הוא אומר שהוא עושה את זה רק כדי להסתדר עם האחיות, כך שהם נותנים לו לוח זמנים טוב יותר. ביילי נראה בסדר עם ההסבר הזה.