20 stagioni - 430 episodi vedi scheda serie
La serie ha ottenuto riscontri molto positivi per il cast non tradizionale. La creatrice e produttrice esecutiva della serie, Shonda Rhimes, ha usato la tecnica del blind-casting, senza quindi aver concordato l'origine etnica dei personaggi in fase di casting ma scegliendo gli attori in base alle sole capacità recitative.
Meredith Grey è interpretata da Ellen Pompeo. Attrice televisiva e cinematografica statunitense, vista nella parte di Karen Page nel film Daredevil. Ha recitato nei film Old School nella parte di Nicole, in Prova a prendermi nel personaggio di Marci e ha partecipato anche a due episodi della serie televisiva Law & Order. Nel 2007 la sua interpretazione della dr.ssa Meredith Grey in Grey’s Anatomy le è valsa la nomination al Golden Globe come Miglior attrice di serie TV. Io stesso anno l'attrice è stata premiata dalla National Italian American Foundation per il suo successo nel mondo dello spettacolo in una serata di gala tenutasi in Washington D.C. La sua performance è stata premiata con diversi riconoscimenti fra cui due Satellite Award e un SAG Award fra il 2006 e il 2007 e tre People's Choice Awards.
Cristina Yang è interpretata da Sandra Oh, famosa attrice canadese di origine coreana che ha esordito nel 1993 nel film tv CBC The Diary of Evelyn Lau, ottenendo un FIPA d'Or come miglior attrice al Festival di Cannes. Ha poi recitato in Mr. Bean - L'ultima catastrofe, Big Fat Liar di Shawn Levy e Full Frontal di Steven Soderbergh. Ottiene il successo di pubblico con Sideways – in viaggio con Jack. Sempre al cinema si è vista in Una voce nella notte e nel thriller di Fernando Meirelles Blindness – cecità.
Isobel "Izzie" Katherine Stevens è interpretata da Katherine Heigl, attrice e produttrice cinematografica statunitense, di origini tedesche e irlandesi, che ha debuttato nel 1992 nel film Calde notti d’estate, proseguendo poi con Piccolo, grande Aaron, Trappola sulle montagne rocciose e l’horror La sposa di Chucky.
Nel 2007 ha ottenuto un grande successo di pubblico assieme a Seth Rogen nella commedia brillante Molto incinta di Judd Apatow. Altri film nei quali ha recitato sono 27 volte in bianco, La dura verità, Killers e Tre all’improvviso. Nel 2012 ha ottenuto il ruolo di protagonista in One for the Money e l’anno dopo è con Robert De Niro, Diane Keaton e Susan Sarandon in The Big Wedding, remake statunitense del film francese Mon Frère se Marie. Per la serie Grey’s Anatomy nel settembre 2007 ha vinto il suo primo Emmy Award nella categoria Miglior attrice non protagonista in una serie drammatica per il ruolo di Izzie Stevens.
Alexander "Alex" Michael Karev è interpretato da Justin Chambers, un attore e modello statunitense che ha iniziato la carriera posando per Calvin Klein e Giorgio Armani. Nello spettacolo ha debuttato nella soap opera Destini. Nel cinema ha interpretato il ruolo di D'Artagnan in D'Artagnan con Catherine Deneuve e Mena Suvari e ha recitato accanto a Jennifer Lopez e Matthew McConaughey in Prima o poi mi sposo. Nel 2005 ha interpretato il ruolo del Sergente Matt Parish nel thriller The Zodiac.
George O'Malley è interpretato da T.R.Knight attore televisivo e teatrale statunitense noto per le sue partecipazioni a vari serial televisivi come Frasier, CSI: Scena del crimine (CSI: Crime Scene Investigation), Law & Order: Criminal Intent.
Derek Cristopher Shepherd è interpretato da Patrick Dempsey, attore e pilota automobilistico statunitense di origini irlandesi. Ha ottenuto il successo di pubblico recitando in film come Virus letale di Wolfgang Petersen con Morgan Freeman e Dustin Hoffman, all'horror Scream 3 e la commedia romantica Tutta colpa dell'amore al fianco di Reese Witherspoon. Nel 2011 l'attore è comparso nel cast di Transformers 3 e in Le regole della truffa, da lui interpretato e prodotto. Ha partecipato a numerose serie televisive tra cui Will & Grace, Il settimo è quello giusto e Private Pratice spin off di Grey’s Anatomy.
