Шестой сезон стартовал 24 сентября 2009 года. В первой серии сезона заканчивается сюжетная линия с О’Мэлли, и Т. Р. Найт уходит из сериала. А вот Кэпшоу становится полноценным актером сериала. В этом сезоне появляется много новых персонажей: Эйвери (Джесси Уильямс), Перси (Роберт Бейкер), Адамсон (Нора Зехетнер) и Кэпнер (Сара Дрю). Кроме того, 12 ноября 2009 года, в качестве повторяющегося персонажа (кардиохирург Тедди Альтман), в сериал возвращается Ким Ривер, до этого игравшая главную роль в сериале «Помадные джунгли» на телеканале NBC. 4 января 2010 года ее утвердили в статусе регулярного члена актерской группы. В 12 эпизоде сезона из сериала уходит Хейгл.
По большей части сюжетная линия 6 сезона Анатомии страсти посвящена смерти О’Мэлли, алкоголизму Уэббера и последующем временном назначении Шепарда на место главы хирургического отделения, а так же разводу Стивенс с Каревым. Сезон завершает история о том, что больницу захватывает муж скончавшейся пациентки, совершающий массовое убийство врачей, которые лечили его жену – Лекси, Уэббера и Шепарда. Финал сезона – клиффхэнгер, и его основная загадка – смогут ли выжить Карев и Шепард, в которых стреляли?
