ดอกเตอร์ฮู จะดำเนินเรื่องเกี่ยวกับตัวละครหลักของเรื่องซึ่งเป็นเจ้าแห่งกาลเวลาจากดาวแกลลิเฟรย์ ที่มีชื่อว่า "เดอะดอกเตอร์" เขาหลบหนีมาจากแกลลิเฟรย์โดยขโมยทาร์ดิส ซึ่งเป็นไทม์มะชีนที่สามารถพาเขาไปที่ไหนก็ได้ในห้วงเวลาและอวกาศ ทาร์ดิสจะมี "วงจรกิ้งก่า" โดยปกติแล้วจะทำให้ยานนี้เมื่อลงจอดที่ไหนก็ตาม มันก็จะเปลี่ยนรูปลักษณ์ภายนอกให้กลบกลืนกับสถานที่นั้น แต่อย่างไรก็ตาม ทาร์ดิสของดอกเตอร์ก็ได้ติดอยู่ในรูปร่างของตู้โทรศัพท์สีน้ำเงินของอังกฤษเนื่องจากความผิดพลาดในวงจรกิ้งก่า

มีไม่บ่อยครั้งนักที่ดอกเตอร์จะออกเดินทางตัวคนเดียว ส่วนใหญ่เขาจะพาคู่หูไปออกผจญภัยด้วย คู่หูของเขาจะเป็นมนุษย์เสียส่วนใหญ่เนื่องจากเขาพบว่าโลกเป็นดาวที่มีความน่าหลงใหล เขาไปพบเจอกับเหตุการณ์ประหลาดบ่อยครั้งซึ่งเขาก็พยายามที่จะหยุดยั้งสิ่งมีชีวิตชั่วร้ายที่บุกรุกทำร้ายผู้คนหรือพยายามเปลี่ยนแปลงประวัติศาสตร์ โดยใช้เพียงความชาญฉลาดและเครื่องมือของเขา เช่น ไขควงคลื่นเสียง เป็นต้น ในฐานะที่เป็นเจ้าแห่งกาลเวลา เขามีความสามารถในการคืนสภาพร่างกายใหม่เมื่อได้รับบาดเจ็บ แต่ก็จะส่งผลให้รูปลักษณ์ภายนอกและลักษณะนิสัยเปลี่ยนไปด้วย ดอกเตอร์ได้ก่อศัตรูขึ้นมามากมายในขณะที่เขาออกเดินทางอยู่ รวมถึงดาเล็ก, ไซเบอร์แมน และเดอะมาสเตอร์ซึ่งเป็นเจ้าแห่งกาลเวลาเหมือนกับเขาอีกด้วย.