Στη σειρά, η Μελίσα Τζορτζ (The Good Wife, Grey’s Anatomy, The Slap) ερμηνεύει την κορυφαία χειρουργό μεταμόσχευσης καρδιάς, Δρ. Άλεξ Παντιέρ, η οποία εφαρμόζει πρωτοποριακές και συχνά ανορθόδοξες μεθόδους στο χειρουργικό τραπέζι, ενώ το ίδιο τολμηρή είναι και με τους δύο άντρες της ζωής της. Η προσέγγισή της στην ιατρική δεν έχει όρια, ούτε και η στάση της απέναντι σε όλες τις άλλες πτυχές της ζωής της.

Στη σειρά πρωταγωνιστούν επίσης ο Ντέιβ Άναμπλ (Brothers & Sisters, Red Band Society), στον ρόλο του χειρουργού Δρ. Πιρς Χάρισον, ο Ντον Χάνι (Childhood’s End) ως Δρ. Τζέσι Σέιν, ο Τζόσουα Λέοναρντ (The Blair Witch Project) στον ρόλο του ροκ σταρ πρώην συζύγου της Άλεξ, η Σέλεϊ Κον (Terra Nova) ως Μίλισεντ Σιλβάνο, o Τζέιμι Κένεντι (Tremors 5: Bloodlines) στον ρόλο του λαμπρού αλλά ιδιόρρυθμου Δρ. Κάλαχαν, ο Ντ. Λ. Χιούλεϊ (The Hughleys) ως Δρ. Χάκετ, η Μάγια Έρσκιν που υποδύεται τη νοσοκόμα Τζι-Σουνγκ και ο Λούις Μιλς στον ρόλο του Φόρεστερ, χειριστή των μηχανημάτων του χειρουργείου.

Το Heartbeat είναι εμπνευσμένο από την πραγματική ζωή και τα επιτεύγματα της Δρ. Κάθι Μαλιάτο.