W obsadzie serialu Dr. Death znajdują się między innymi:
Joshua Jackson jako Dr. Christopher Duntsch (8 odcinków), Alec Baldwin jako Dr. Robert Henderson (8 odcinków), Christian Slater jako Dr. Randall Kirby (8 odcinków), Grace Gummer jako Kim Morgan (8 odcinków), AnnaSophia Robb jako Michelle Shughart (8 odcinków), Edgar Ramírez jako Dr. Paolo Macchiarini (8 odcinków), Mandy Moore jako Benita Alexander (8 odcinków), Luke Kirby jako Dr. Nathan Gamelli (8 odcinków), Ashley Madekwe jako Dr. Ana Lasbrey (8 odcinków), Gustaf Hammarsten jako Dr. Svensson (8 odcinków), Jennifer Kim jako Stephanie Wu (4 odcinki), Dominic Burgess jako Jerry Summers (3 odcinki)