Cette série relate les aventures du Docteur, un extraterrestre de la race des Seigneurs du Temps (Time Lords) originaire de la planète Gallifrey et qui voyage à bord d'un TARDIS (Time And Relative Dimension In Space, ou Temps À Relativité Dimensionnelle Inter Spatiale4 en français), une machine pouvant voyager dans l'espace et dans le temps. Particulièrement attaché à la Terre, il est régulièrement accompagné dans ses voyages par des compagnons, pour la plupart humains et féminins.

Le TARDIS du Docteur a généralement l'apparence d'une cabine téléphonique de police britannique des années 1950, le système de camouflage (permettant de fondre le vaisseau dans un élément commun au lieu et à l'époque où il se pose) étant resté bloqué lors du tout premier épisode de la série.

Dans la première série (1963-1989) le Docteur est un Seigneur du Temps parmi d'autres, alors que dans la seconde série (depuis 2005), il se présente comme le dernier survivant de sa race. Il aurait mis fin à la Guerre du Temps entre les Daleks et les Seigneurs du Temps, anéantissant ces derniers.