这是一个遥远的人类聚居地的圣诞节，博士正躲避着圣诞颂歌和滑稽鹿角。但当一艘降落的飞船向博士求助时，他发现自己被招募进了瑞芙·桑恩的小队，并陷入了一场穿越银河系的快速而疯狂的追逐中。海卓弗莱克斯王大怒，他的巨型机器人保镖失控并冲向他们所有人。纳多尔是否能活下来，瑞芙·桑恩何时才能弄清楚博士是谁，所有的一切都将在一艘满载着银河系超级反派的星际飞船上揭开，这也是一个博士很久以来一直回避的目的地。

随着彼得·卡帕尔蒂成为掌管蓝色盒子的第十二任博士，全新的神秘博士重生了，他开始控制时间机器。博士也必须适应他重生后的新特征和新性格，博士的朋友们也需要时间来适应这位新博士与众不同的风格。神秘的杀手开始在这座都市中秘密行动，一家屠宰场餐馆和一艘被掩埋的宇宙飞船将博士引向一个久违的敌人。在这一季中，博士和他的朋友克莱拉进行了很多奇幻的旅程，他们在试图拯救一艘载着人类幸存者的搁浅飞船时见到了一支戴立克舰队；他们还需要应对在地球上秘密行动的赛博人；他们在和杀手机器人打斗时回到了罗宾汉时代……博士和他的朋友们在时间、空间中探索悠游，打击邪恶力量，拯救文明，帮助不同种族的生物，纠正一些重大的错误，解决五花八门的时空问题。

地球上，一辆火车突然遭到外星生物入侵，整个列车都陷入瘫痪。关键时刻，一位神秘女子从天而降，及时阻止了正在跟踪人类猎物的外星猎人！而这位神秘的女人其实就是经过重生忘记了身份的第十三任神秘博士，也是《神秘博士》有史以来第一位女博士！随着英国谢菲尔德的人类受到威胁，博士招募了三个新朋友——性格温和的瑞安、做事一丝不苟的小雅以及瑞安的继祖父格雷厄姆。他们一起对抗邪恶的外星人、把被卷入太空的人类平安带回地球、阻止时空秩序被扰乱和破坏、在树林中追赶狡猾的邪恶生物……在共同经历了这一段充满活力、激情和刺激的冒险旅程后，四个人之间的关系感觉不再像同伴那么简单，反而更像是一家人。第十三任博士也在她们的帮助下，终于找回了自己的身份和记忆。

圣诞节的时候，博士与克拉拉再次相遇。他们与圣诞老人联手援助在北极的一个科学小组，他们正受到梦蟹的袭击。这种生物会紧紧抓住人类的头部，并在吞食人类大脑的同时诱发梦境。但在这种状态下，是否有人能真的相信他们从这一刻到下一刻所经历的一切。

失去了罗斯的博士正在心灰意冷，而正在举行婚礼的多娜却被突然传送到塔迪斯里。博士带坏脾气的多娜返回地球，却被一群外星机器人追杀，塔迪斯上演了一场公路飚车。后来博士发现多娜身上带有异常含量的Huon粒子，而该粒子来源于上一代宇宙霸主。而博士的母星加利弗雷在宇宙中崛起时，已经消灭了所有的Huon粒子。最终博士揭开了一个藏于地球40亿年的秘密。