Lexie es la hija de Tatcher Grey y su esposa actual, Susan; tiene una hermana menor, Molly Grey Thompson y una media hermana mayor Meredith Grey hija de la primera mujer de su padre Ellis Grey Se graduó en la Escuela de Medicina antes de entrar como interna en el SGH Lexie iba a empezar sus prácticas como interna en Massachusetts pero la repentina muerte de su madre la trajo a Seattle. Es conocida por su memoria fotográfica, que fue mencionada en la cuarta temporada cuando leyó los expedientes de los internos y memorizó todo lo que había leído; no sólo memoriza los diagnósticos, sino también el número, el día y la página del volumen donde lo ha leído, lo que la ha llevado a ser conocida como "Lexipedia", nombre que le pusieron Alex Karev y Cristina Yang. La relación que tiene con Meredith hace que Lexie pase más tiempo con los residentes. En el último capítulo de la octava temporada, Lexie muere, después de haberse visto involucrada en un terrible accidente aéreo junto a Meredith, Cristina, Mark, Arizona y Derek.