《心術》電視劇演員表有吳秀波、海清、張嘉譯、王維維、張子楓等人。
1、吳秀波
吳秀波飾演霍思邈，作為神經外科醫生的他因工作繁忙屢屢戀愛失敗，感情受挫時，與科室同事美小護的情感發生著微妙地變化，而此時，女演員小芹因母親生病來到醫院，他對小芹壹見鐘情，在經歷了跟小芹蕩氣回腸的激情之後，漸漸明白了愛情的真諦，開始了與美小護的戀情。
2、海清
海清飾演年輕貌美的神經外科護士，她暗戀帥氣的醫生霍思邈，在霍思邈追演員小芹的時候，她藏起了心中真意為霍思邈出謀劃策。他們有著友情以上的戀人未滿的小曖昧，最後開始了真正的戀情。
3、張嘉譯
張嘉譯飾演霍思邈的師兄，是個中規中矩的醫生榜樣，整個醫療團隊的老大哥，以仁心仁術受到同行和患者歡迎，同時他也是壹個慈父。
4、王維維
王維維飾演趙文谷，是劉晨曦的老婆，南南的媽媽，面對身患重病的女兒，壹人扛起照顧病中孩子的重任，並且壹直不間斷、不放棄地與丈夫壹同為孩子關註捐獻者的消息。
5、張子楓
張子楓飾演南南，是趙文谷和劉晨曦的女兒，雖然年齡不大，但身患腎衰竭的小姑娘面對病魔樂觀堅強，身患重病，堅強懂事，在病房中做鬼臉安慰病房外憂心的父母。