La serie gira en torno a dos médicos de orígenes, personalidades y habilidades médicas que son completamente opuestas. Cha Young Min es un genio de la medicina con habilidades quirúrgicas extraordinarias, pero a la vez muy arrogante y egoísta. Por otro lado, Seong Tak es nieto del fundador del Hospital Myungshin e hijo de la presidenta de ese hospital. Es el médico residente más afortunado y rico.[3]
Rain como Cha Young-min, 38 años, un genio cirujano torácico que tiene una mano de oro, puede salvar vidas con solo un toque de su mano.[4]
Kim Bum como Ko Seung-tak, 28 años, primer año de residencia en cirugía torácica, un residente que tuvo de su parte a la fortuna en el hospital, ya que su abuelo es el fundador del mismo y su madre es la actual presidenta de la fundación. Es bueno en teoría pero torpe en la práctica del trabajo.[5]
Uee como Jang Se-jin, 38 años, exnovia de Young-min y neurocirujana en el extranjero, fue criada como hija de una madre soltera.[6]
Son Na-eun como Oh Soo-jung, 28 años e interna de urgencias muy motivada. La mejor amiga de Seung-tak, es también la nieta de Oh Joo-myung, que tras su muerte se convirtió en el fantasma Tess.
Sung Dong-il como Oh Joo-myung/Tess, tenía poco más de 60 años en el momento de su muerte, un fantasma de 20 años que ha estado en el hospital durante mucho tiempo y es el abuelo de Soo-jung.[7]
Tae In-ho como Han Seung-won, a mitad de los 30 años, director ejecutivo, primo mayor de Seung-tak. Es un hombre de dos caras con una daga invisible en su interior.[8]
Park Chul-min como Ban Tae-shik, poco más de 50 años. Jefe de Cirugía Torácica. Frente a otros médicos, grita «¡yo era un genio en mis viejos tiempos!», pero frente a Young-min, siempre se vuelve más pequeño.[8]
Ko Sang-ho como Ahn Tae-hyun, 34 años, cuarto año como becario de cirugía torácica y leal subalterno de Young-min.[9]
Ahn Tae-hwan como Kim Jae-won, 29 años, cirujano cardiotorácico de tercer año, que tiene una personalidad sencilla y clara. Una persona amable y cálida que valora cada pequeña vida; le gusta Seung-tak.[10]
Kim Jae-yong como Lee Sun-ho, 30 años. Residente de cuarto año de cirugía torácica, nació y creció en una familia de clase media.
Seo Ji-young como Ko Sung-hye, presidente de la Fundación Médica.[11]
Choi Seok-won como Hun-gil, un fantasma en coma.[12]
Yoon So-hee como Im Bo-mi, un fantasma en coma que se siente presionado por su madre para ser profesora, el interés amoroso de Hun-gil.[13]
Yoon Da-kyung como Sung Mi-ran: la madre de Seung-tak. Una persona con dos caras: una madre amable y una presidenta obstinada y despiadada de una fundación médica.[14]
Hwang Seok-jeong como la Sra. Kim, peluquera del hospital. Ella tiene una habilidad única para conocer a toda clase de personas en el hospital.[8]
Lee Tae-sung como Jang Min-ho: poco más de 40 años, hijo del presidente Jang Myung-duk, es un hombre de sangre fría que aprovecha la enfermedad de su padre para convertirse en el heredero del grupo.[16]
Lee Moon-soo como presidente Jang Kwang-deok: 70 años, presidente del grupo Chunmyung, tiene sarcoma cardíaco y necesita cirugía.
Woo Yong-hee como paramédico (ep. 1).
Park Sung-kyun como profesor de la facultad de medicina (ep. 1).
El 17 de marzo de 2021 se anunció que Rain regresaría a la televisión con la serie Ghost Doctor, dirigida por Bu Seong-cheol, escrita por Kim Seon-sun y producida por Bone Factory. Había aparecido por última vez en la serie Welcome 2 Life, de 2019.[21] La composición del reparto se confirmó el 8 de noviembre de 2021.[22] El 2 de noviembre, Son Na-eun publicó una foto desde el sitio de rodaje.[23] El 6 de febrero de 2022 se anunció el fin del rodaje.[24]