Capaldi já havia aparecido em outros papéis na franquia Doctor Who. Ele retratou Lucius Caecilius Iucundus num episódio de 2008 e atuou em 5 episódios da série spin-off Torchwood em 2009. Outro fato curioso que gerou brincadeiras na mídia sobre sua ligação com o nome "Doctor", foi que de 2005 à 2012, Capaldi atuou na série de comédia política "The Thick of It" onde fazia um "Spin Doctor", termo usado para denominar um especialista em assessoria de imprensa, relações públicas e comunicação política.
Capaldi fez sua primeira aparição no episódio especial de 50 anos "Day of the Doctor" como uma participação especial, assumindo o papel no episódio seguinte, "The Time of the Doctor". Seguindo numa oitava temporada que trazia não apenas a mudança do Doutor, mas aperfeiçoamentos técnicos, nova abertura e um tom diferente para a história. Pode-se dizer que foi pensado como um restart para a série, desde o conceito de que o Doutor chegara ao limite de regenerações, mas havia recebido uma "recarga" dos "Senhores do Tempo" propiciando toda uma nova saga aberta inclusive a futuras regenerações.
O décimo segundo Doutor usa roupas mais sóbrias, é rabugento e irritadiço, sem muita ingenuidade e até implicante em diversas situações delicadas e dessa forma acaba convencendo mais dos seus mais de 2.000 anos vividos. Algo semelhante à personalidade do primeiro Doutor interpretado por William Hartnell de 1963 a 1966. Ou seja, bem diferente do décimo primeiro Doutor com aparência jovem que acabava tendendo muito mais ao romance. Dessa forma sua relação com Clara (companheira de viagens herdada de sua encarnação anterior) também mudou bastante.
Apesar de um inicial medo dos fãs em relação à mudança de idade do ator, o décimo segundo Doutor foi logo aceito e elogiado, inclusive pela interação de Capaldi com a atriz Jenna Coleman no papel de Clara que pareceu ter desenvolvido bem mais sua atuação ao lado do ator. Após Clara, na décima temporada, o décimo segundo Doutor ganhou uma nova companheira de viagens, Bill Potts (Pearl Mackie). Algo que parece ter chamado atenção da mídia foi a informação de que a personagem seria a primeira companheira de viagens lésbica fixa do Doutor. Apesar da série por vezes apresentar personagens gays, bi ou pansexuais, como o casal Madame Vastra (Neve McIntosh) e Jenny Flint (Catrin Stewart), River Song (Alex Kingston) ou o capitão Jack Harkness (John Barrowman), nenhum deles era de fato um companheiro de viagens regular.
Chegava então a hora do Doutor passar por uma nova regeneração e em 16 de julho de 2017, após a final de tênis masculina de Wimbledon foi revelado quem iria substituir Capaldi para se tornar o décimo terceiro Doutor, ou melhor, doutora! Sim a escolhida para interpretar a agora Senhora do Tempo seria a atriz Jodie Whittaker. Mas ao final da décima temporada da série, no especial de Natal de 2017, "Twice Upon A Time", onde ocorreria sua regeneração, o décimo segundo Doutor ainda iria se encontrar com o primeiro Doutor agora interpretado por David Bradley.
8ª Temporada
Into the Dalek
Robot of Sherwood
Listen
Time Heist
The Caretaker
Kill the Moon
Mummy on the Orient Express
Flatline
In the Forest of the Night
Dark Water4
Death in Heaven
9ª Temporada
Last Christmas - especial de Natal 2014
Prequel - mini-episódio prólogo lançado na Internet
The Doctor's Meditation - mini-episódio prólogo de "The Magician's Apprentice"
The Magician's Apprentice
The Witch's Familiar
Under the Lake
Before The Flood
The Girl Who Died
The Woman Who Lived
The Zygon Invasion
The Zygon Inversion
Sleep No More
Face The Raven
Heaven Sent
Hell Bent
The Husbands of River Song - especial de Natal 2015
10ª Temporada
The Return of Doctor Mysterio - especial de Natal 2016
The Pilot
Smile
Thin Ice
Knock Knock
Oxygen
Extremis
The Pyramid at the End of the World
The Lie of the Land
Empress of Mars
The Eaters of Light
World Enough and Time
The Doctor Falls
Twice Upon A Time - especial de Natal 2017
