本作の主人公。上越大学医学部卒。長岡救命センターより翔北へ。
若くして経験を多く積み、自分の腕を磨くことに貪欲な野心家。目標は「ミッションをこなし、名医になること」。冷静沈着にして、患者に感情移入しないことで先輩医師からの評価も得ている。初めてのドクターヘリ出動では、工作機械に右腕を巻き込まれた患者の右腕の切断を決行し、その時の気分を高揚した様子で語っていたが、次第に自らの決断で患者の人生を変えてしまうことへの迷いや心の痛みが生まれてくる。
両親は彼が子供の頃に離婚し、早くに亡くなっていると思われていたが母親は自殺であり父親は健在であることが判明する。幼少の頃は祖母によって育てられた為、親との思い出がほとんどない。
藤川曰く「永遠のおばあちゃん子」。フェロー課程を卒業し、脳外科へ進む。緋山の発言によると心臓外科も経験し、最終的には救命に戻るつもりらしい。
•白石恵 (新垣結衣)•
本作のヒロイン。生真面目で丁寧だが、やや積極性に欠けるフェロードクター。温和で医療の知識に富むが、同時に内向的で自己主張が苦手な側面がある。翔北には「ドクターヘリの技術を故郷に持ち帰る」為にやって来た。 明邦医科大学の教授を父に持ち、自らも医師として患者に接する。暇さえあれば 医学書を読んだりする典型的な優等生といえるが、受身がちで失敗を恐れる性格で、赴任当初はドクターヘリの出動でも何も出来ずにいた。
1stシーズン第8話で起こった災害で現場に向かった際、消防士の安全確認を受けずに事故現場に入り 危うく落ちてきた鉄骨で大怪我を負いそうになる。とっさに同行していた黒田に庇われ、自身は事なきを得るが 代わりに鉄骨の下敷きとなった黒田が、右腕を切断する大怪我を負ってしまう。
その切断が元で、黒田の外科医としての人生を奪ったと激しく自分を責め、田所に辞表を提出するほど思いつめる。しかし 緋山と冴島、そして周りのドクター・ナースの支えで辞表を撤回し、引き続きフェロー課程を続けることを決心した。
2ndシリーズではその過去から逃れるために、さらに必死に勤務に励み、急成長を遂げる。しかし、強い意志や的確な判断、時には患者に対して割り切ることのできる冷静さを得た代わりに、本来の暖かみが失われ、それがもとで周りの人物に激しい批判を受けることもあった。
特に、唯一病状を知り、心臓カテーテル手術を受けるよう勧めていた緋山とは衝突することが多く、一時は決裂状態にあった。しかし、4話の出来事がきっかけで、お互いの抱える過去を受け止め、認め合う関係になる。7話では訴訟問題に傷つく彼女を支え、励ました。
フェロー過程修了後は父親の勤める病院に就職するように薦められていた自身は父に『学会への参加や講演会ばかりを重ね、患者から離れている』と批判的で、彼の真意を知るまでは反発を繰り返していた。
最終的には父とも和解し、フェロー課程も無事卒業するが、異動はせず、シニアドクターとして引き続き翔北に勤める道を選んだ。
•緋山美帆子 (戸田恵梨香)•
勝気でプライドが高いが、熱心で暖かい心を持つフェロードクター。人一倍競争心が強く、藍沢や白石に激しい対抗心を燃やしたり、逆に自分以下とみなした藤川には見下したような発言をする、やや傲慢なところもあるが、根は世話焼きで心優しいため、本当に嫌われることはない。
1stシーズンでは、以前に先輩の手伝いという形ではあるが「救急搬送と胎児心拍」の論文を執筆した実績があることを尊敬する三井に誉められて有頂天になり、トラブルを起こしたことがあった。
やがて厳しい現場を知り、自分の限界につきあたってしまうものの、若者が嫌いな黒田、冷静沈着な三井らに鍛えられて経験のないオペに挑み、順調に経験を積んでいった。その過程で得た患者の触れ合いが自分の生き方を目覚めさせてくれたと感じており、常にどんな患者とも正面からぶつかり、絆を育んでいくスタンスを確立してゆく。
SP版では、列車脱線事故の救命作業中に高所から落下し、一時は命も危ぶまれるほどの深刻な事故に遭ってしまう。奇跡的に容態は回復し、勤務にも復帰するが、2ndシーズンからは、その手術跡を見せないためユニフォームの下に、タートルネックを着て生活するようになる。また、後遺症の不整脈に苦しみ、症状を一時的に抑えるための冷えたミネラルウォーターを頻繁に所持していた。
いち早くその病状に気付いた白石とは、克服手術の件で衝突し、4話まではたびたび口論を繰り返すことになるが、和解。彼女に後押しされる形で心臓カテーテル手術を受け、無事成功する。
5話からは心身ともに健康な状態に戻れたかと思われたが、6話で脳死状態の子どもの延命を中止した際 母親に書面での同意を得なかった事から、訴訟問題に巻き込まれてしまう。
実際に訴訟に発展することはなかったが、一ヶ月間の謹慎処分を命じられた上、これがトラウマとなり、患者と接する事に恐怖心を抱くようになる。しかし、飛行機墜落事故の救命作業中に出会った母子との交流と、橘の支えがきっかけで医師としての自分を再び見つめなおし、救命に成功する。
最終的に、入院と謹慎によるブランクが難点となり、フェロー課程を卒業することはできなかったが、最終回では引き続きフェロードクターとして勤務を続けている。
•藤川一男 (浅利陽介)•
お調子者で明るい反面、臆病な癖にかなり見栄っ張りな性格。スキルは他のフェローに比べ見劣りするためヘリの出動も遅く、黒田から転院を薦められるほどであった。
しかし、2ndシーズンまでにはヘリの出動回数は大幅に増え、藍沢、白石とほぼ同じになった事等で「俺は黒田チルドレンの一人」と調子に乗ったり髭を生やしたり、黒田と同じタイプのメガネをするようになった。常に患者目線であることから橘からは一目置かれており、現場で患者を救えなかったことに対し心の痛みや迷いが生じることがある。また自分の発した言葉で患者や恋人の死を受け入れられなかった冴島を元気付けた。
幼少の頃は喘息持ちで、現在の職務につけるのも微妙であったほど重かった。母親からは献身的な愛情を注がれている。冴島を気にしている模様。フェロー課程を卒業。黒田の言葉で現場で救える命と救えない命が必ずあることを改めて知りフライトドクターを続ける事を決意した。
•冴島はるか (比嘉愛未)•
最年少のフライトナースで、看護師として抜群の技術と並みの医師以上の知識を持ち合わせる。医学部教授を父に持ち 代々医師の家系に育つ。兄と姉がおり、二人とも非常に優秀だったため末っ子の彼女は両親にとって、どうでもいい存在だった。
年齢が近いフェロードクターに対しては慇懃に接するが、本音は自分がなる事の出来なかった医師になりながら自分より経験と実力のない彼らのことを見下している。特に藤川のことを1stシーズンでは煩わしく思っていたが、恋人である悟史（平山広之）の死後に元気をなくしていたところを、彼の言葉で立ち直り、次第に心を開いていく。
時折言いたいことははっきりと言う性格で歯に衣を着せない辛辣な言葉を投げかけることもあるが、次第にフェロードクター達の影響を受けていく。
•田所良昭 (児玉清)•
救命センター部長。
専門は内科だが外科的オペも一通りこなす。フライトドクターの導入に積極的な姿勢を見せ、フェロードクター達を応援している。災害で負傷者が多く搬送される場合には他の医師と共に処置室で治療をする。
大学病院を逃れ、鹿児島沖の小さな離島で20年間1人で医療に従事していた時期がある。
•梶寿志 (寺島進)•
ドクターヘリのパイロット。17歳年下の妻がいる。かわいらしい愛妻弁当を持参。
いつも陰ながらフェロードクター達を応援している。ヘリの離陸前に安全のお守りを握り締める習慣がある。
•森本忠士 (勝村政信)•
フライトドクター・整形外科専門。
フェロードクターにも快活に接する。轟木に気があった。2ndシリーズで婚約する（結婚披露宴の席次で揉めていた）様子。
•三井環奈 (りょう)•
•西条章 (杉本哲太)•
脳外科部長。
黒田とは学生時代から切磋琢磨してきた仲で、長年のライバル。「救命は人使いが荒い」と愚痴をこぼしながらも数多くのオペをこなす腕利きで「医者は神ではない」と救命の限界と現実をわきまえた一面を持つ。脳外科だけは救命にも手が出せないということもあり、ドクターヘリに搭乗し、現場へ向かう場合もある（2ndシーズン第3話）。本院時代は救命で橘の研修医時代の担当だった。
・黒田修二 (柳葉敏郎)・
フライト回数800回を超える才能・経験ともに優れた救命センターのエースであるが、かつては病院の閑職にいた。田所部長の命令によってフェロードクターの指導を行うことになる。周りには厳しく とりわけ若い人材を嫌っているが、藍沢達の成長を見るにつれ、少しずつ彼らを評価するようになる。
八街市化学工場で発生したボイラーの爆発事故現場で鉄骨が落下した際、白石を庇った為に腕を挟まれ動けなくなり、救出の為に右腕を切断された。その後接合は成功したが、外科医としての人生を奪われてしまう。しかし、南総道多重事故や新千葉鉄道脱線事故の際には藍沢たちに指示を出したりとフォローした。鉄道事故で緋山が負傷した際にはドクターヘリに乗って治療した。
今は産業医をしている模様（最終回に藤川と電話しているシーンでは後ろに健康診断の会場が写っている）。また、2ndシーズンの飛行機墜落事故では、医師の手が足りない状況であったため、CSから藤川に指示を出した。
•橘啓輔 (椎名桔平)•
新しく翔北に赴任してきた医師。
田所に「黒田先生のかわりはあなたしかいない」といわれるほど優秀で、容赦なく痛いところをつく一面も持つ。「回復の可能性の低い患者は見捨てる」や「外科医をするなら割り切ることが必要だ」等といった冷たい態度もあれば、失敗して落ち込んでいるフェローを励ます部分もある。三井とは元夫婦で、自宅には夫婦時の写真などがある。
※キャッチコピーは「この国には、もっと救える命がある。」