브레인
- 신하균 : 이강훈 역
천하대병원 신경외과 전임의(펠로우) 2년차, 7화에서 조교수 임용 실패하자 혜성대병원 조교수 채용 원서를 냈지만 거절당함. 9화에서 성오병원으로 이직하였으나 11화에서 구두 사표내고 김상철 교수의 개인 연구원이 되었는데 14화에서 임상실험 책임을 지고 사퇴 후 태양병원에서 임시 근무하다가 15화에서 화송그룹 차훈경 회장의 추천으로 천하대병원 신경외과 조교수로 복직하였다. 20화에서 혜성대병원 뇌의학센터 연구책임자로 이직할 예정이고, 대한민국의학상 젊은 의학자상 수상하였다.
- 정진영 : 김상철 역
천하대병원 신경외과 교수, 의신대병원 전임의 출신. 당시 이강훈의 아버지 주치의를 맡아 수술을 집도했으나 수술 도중 잘못되어 사망하자 김신우 박사가 모두 수습하고 본인은 미국 유학을 떠났고 죄책감으로 술만 마시다 교통사고를 당함. 그 여파로 해리성 기억상실로 의신대병원에서 일한 기억을 잃어버림. 거대접형골 뇌수막종 발병으로 시신경과 종양이 많이 유착되어 있어서 시력이 거의 실명되었다. 20화에서 재수술 직전에 어디론가 사라졌다.
- 최정원 : 윤지혜 역
천하대병원 신경외과 전공의 3년차, 최고 전공의, 20화에서 제일대병원으로 이직하려다 강훈의 곁으로 돌아온다.
- 조동혁 : 서준석 역
천하대병원 신경외과 전임의 2년차, 4화에서 신경외과 조교수가 됨.
천하대학병원[]
- 이성민 : 고재학 역
신경외과 과장, 19화에서 뇌신경센터장 겸 차세대 융합연구단장으로 취임하였다.
- 반효정 : 황영선 역
원장, 20화에서 원장 퇴임 후 의신대병원에서 연구 활동과 후학 양성 중이다.
- 박철호 : 박인범 역
부원장
- 임지은 : 홍은숙 역
신경외과 병동 수간호사
- 조수민 : 임현정 역
신경외과 병동 간호사
신경외과 전공의[]
- 곽승남 : 양범준 역
3년차
- 심형탁 : 조대식 역
2년차
- 이승주 : 동승만 역
2년차
- 권세인 : 여봉구 역
1년차, 20화에서 이강훈의 여동생 하영과 결혼하였다.
뷰티 클리닉[]
- 김수현 (유리엘) : 장유진 역
장 회장의 서녀, 뷰티클리닉(뷰티스파) 대표이사, 황태성의 사촌처제
- 강예서 : 최루비 역
장유진의 딸
강훈의 가족[]
- 송옥숙 : 김순임 역
이강훈과 이하영의 엄마, 13화에서 김상철 교수의 수술에도 불구하고 악성뇌암인 교모세포종을 견디지못하고 이 세상을 뜬다.
- 김가은 : 이하영 역
김순임의 딸, 이강훈의 친여동생, 20화에서 신경외과 전공의 1년차 여봉구와 결혼한다.
준석의 가족[]
- 성병숙 : 백주연 역
서준석의 어머니
- 김효원 : 서동균 역
서준석의 아버지
그 외 인물[]
- 고인범 : 장 회장 역
왕봉그룹 회장
- 홍일권 : 황태성 역
태양병원 원장, 이강훈의 선배, 장유진의 사촌형부(이모사위)
- 최일화 : 안동석 역
혜성대학병원 신경외과 과장
- 전무송 : 김신우 역
의신대학병원 신경외과 교수, 파킨슨병과 알츠하이머로 투병하다 사망.
특별 출연[]
- 유채영 : 수영 강사 (1화)
- 마르코 : 수영장 손님 (1화)
- 이현우 : 박동화 역 (1 ~ 4화)
- 이찬호 : 나재웅 역 (1 ~ 2화)
- 송준근 : 하 대리 역 (2화)
- 김영희 : 천하대병원 외과의사, 윤지혜의 고등학교 동창 (5화)
- 김영옥 : 신경외과 (추후 신경과) 환자 사봉자 역 (12 ~ 13화)
- 황범식 : 화송그룹 차훈경 회장 역 (14 ~ 15화)
- 허정규 : 공덕기 역
- 류성훈 : 백상호 역