2010年11月，《心术》剧组花了一个月时间体验生活，从门诊、高危病房到手术室，在专业医生的指导下了解手术室和医护人员办公区域内的医疗仪器设备、手术室内的仪器。主演们认真学习如何带手套，手术显微镜如何使用，包括在手术中使用什么工具。先期剧本有随组医务人员随时提供意见做调整，每拍一条也都有跟组医生，以便及时纠正。
马丹旎为了能演好这个角色在进组前，去医院急诊室体验生活，学习基本的医护知识 。
吴秀波剧中有一场戏是检查VIP母亲面部神经，当时用手指触碰病人面颊的方式，是大夫手把手教的 。
张嘉译为了角色在医院整整实习了两天，早上和医生一起进手术室，下午四点出来。