A segunda temporada da série médica americana Grey's Anatomy, foi ao ar nos Estados Unidos pela American Broadcasting Company (ABC) de 25 de setembro de 2005 e concluída em 15 de maio de 2006. A temporada foi produzida pela Touchstone Television em associação com as companhias de produção Shondaland e The Mark Gordon Company, com Shonda Rhimes ocupando o posto de showrunner. Os atores Ellen Pompeo, Sandra Oh, Katherine Heigl, Justin Chambers e T.R. Knight reprisaram seus papeis como os internos de cirurgia Meredith Grey, Cristina Yang, Izzie Stevens, Alex Karev e George O'Malley, respectivamente. Chandra Wilson, James Pickens, Jr., Isaiah Washington e Patrick Dempsey, anteriores integrantes do elenco principal, também retornam, enquanto Kate Walsh, que começou a temporada interpretando um personagem recorrente, foi promovida ao status regular depois de aparecer em sete episódios como atriz convidada.

A temporada continua focando na residência cirúrgica dos cinco jovens internos enquanto tentam equilibrar os desafios de suas carreiras competitivas, com as dificuldades que determinam suas vidas pessoais. Foi estabelecida no fictício Seattle Grace Hospital, localizado na cidade de Seattle, Washington. Considerando que a primeira temporada deu ênfase no impacto inesperado que o campo cirúrgico tem sobre os personagens principais, a segunda fornece uma perspectiva detalhada sobre os antecedentes pessoais de cada personagem, centrado nas consequências que suas decisões têm sobre suas carreiras. Ao longo da temporada, novas histórias foram introduzidas, incluindo o triângulo amoroso entre Meredith Grey, Derek Shepherd e Addison Montgomery, o arco principal da temporada. Foi também fortemente desenvolvido o enredo envolvendo a relação de Izzie Stevens com o paciente Denny Duquette, que resultou numa aclamada crítica e positiva resposta do público.

A temporada manteve o seu tempo de transmissão original da temporada anterior, assumindo o horário de Boston Legal aos domingos às 22:00, enquanto ia ao ar logo após a série já bem sucedida da ABC, Desperate Housewives. Contém 27 episódios, considerando que os cinco primeiros foram originalmente gravados para a primeira temporada. Além dos episódios regulares, dois clip shows recapitularam eventos anteriores da série, ambos narrados pelo ator Steven W. Bailey em seu papel recém introduzido como Joe. "Straight to Heart" foi exibido uma semana antes do feriado de inverno americano (hiatus) recapitulando os acontecimentos mais memoráveis ​​da primeira temporada e na primeira metade da segunda. "Under Pressure" foi exibido antes do vigésimo terceiro episódio. O final da temporada foi concebido como um arco de história em três partes, a primeira deste tipo na série, e foi agendado para ir ao ar em duas noites consecutivas.

O último episódio foi assistido por 19,440 milhões de pessoas e recebeu uma quota de 6,9 no perfil demográfico de telespectadores entre 18 e 49 anos de idade. A temporada recebeu, geralmente, revisões positivas dos críticos, visto que a maioria concordou em uma melhoria significativa nas histórias, em comparação com a temporada anterior. A temporada recebeu inúmeros prêmios e nomeações em cerimônias como o 58º Emmy Awards e Prêmios Globo de Ouro 2007. Katherine Heigl e Chandra Wilson foram os membros do elenco com mais indicações por suas interpretações de Izzie Stevens e Miranda Bailey, respectivamente. A temporada entrou no top dez de várias listas de "melhor da televisão" de 2006, incluido USA Today, San Jose Mercury News, TV Guide, Orlando Sentinel.