La primera aparición del Doctor Sloan fue en el episodio "Nunca entró en mi mente" (4x19) de Jake y el Gordo. En él, el Doctor Mark Sloan era un viudo sin hijos y Ally Walker desempeñaba a la Doctora Amanda Bently, un papel que fue realizado por Cynthia Gibb en las películas de TV y, finalmente, Victoria Rowell en la serie de TV. Stephen Caffrey desempeñó al Doctor Jack Stewart en las películas, un papel que fue realizado por Scott Baio en la serie.

El hijo del protagonista, el Detective Steve Sloan, no apareció hasta la primera película para televisión.

El argumento gira en torno al doctor Mark Sloan (Dick Van Dyke), un médico renombrado que de vez en cuando trabajaba para la policía como un consultor, y era incapaz de resistirse a un buen misterio o la posibilidad de ayudar a un amigo en apuros . Aquellos casos a menudo implicaban a su hijo, el detective Steve Sloan (interpretado por Barry Van Dyke, su hijo en la vida real). Le ayudaban sus colegas la médico forense/patóloga doctora Amanda Bentley (Victoria Rowell) y el doctor Jack Stewart (Scott Baio), quien posteriormente fue substituido por un nuevo residente, el doctor Jesse Travis (Charlie Schlatter).

Un aspecto único de la serie era que repitiese esto con frecuencia asignando caracteres de varias series clásicas/reconocidas de televisión.

• Mike Connors repitió de nuevo su carácter titular de Mannix en la temporada 4, en el episodio "El Asesinato Endurecido". En un crossover, la historia del episodio era una consecuencia del episodio de Mannix "La niña perdida".
• Andy Griffith repitió de nuevo su papel titular de Ben Matlock de Matlock en la temporada cuatro 4, en dos partes: "Asesinato de dos". En cierto modo, este hizo que Diagnóstico: Asesinato cerrara el círculo, ya que su serie paternal, Jake y el Gordo, fue inspirada por un episodio de Matlock.
• Barbara Bain repitió de nuevo su papel de Canela Carter en Misión: Imposible en la temporada 5, en el episodio "Descartes".
• El episodio "Debe matar la TV " (5x09) cuenta con un número de pequeños cameos de personalidades de TV como Eric Estrada y el doctor Joyce Brothers, y la participación especial de Stephen J. Cannell como un excesivo productor de TV. Este papel es repetido de nuevo en los dos episodios de "Trash TV" (6x19 y 6x20).
• Peter Graves, que protagonizó junto a Barbara Bain Misión: Imposible como Jim Phelps no retomó su carácter, pero apareció en dos ocasiones: en "Must Kill TV" (5x09) hace un cameo como él mismo y en "Trash TV" (6x19 y 6x20) interpreta a un actor que hace de Doctor Sloane en una serie basada en sus aventuras.
• Robert Culp también protagonizó el episodio "Descartes" como Dane Travis, un espía jubilado, profesional de tenis, y Doctor Travis padre. El carácter era similar a su carácter de I Spy Kelly Robinson, aunque Travis, como se dijera, hubiera trabajado en la Fuerza de Misión Imposible (en la Misión: Imposible).
• En "Descartes" también destacaron apariciones por antiguos espías de TV, como Patrick Macnee (Los Vengadores) y Robert Vaughn (El agente de CIPOL), aunque ellos no desempeñaron sus caracteres originales.
• Jack Klugman también protagonizó en la temporada 4, en el episodio "Médico, asesínate a ti mismo", como un carácter muy similar a su famoso papel en Quincy. Protagonizó otra vez, en la temporada 6, en el episodio "Lleva voces" como el detective de policía Harry Trumble, el antiguo novio de la tardía esposa del Doctor Mark Sloan. Trumble reapareció en el Sotavento la novela de Diagnóstico Asesinato de Goldberg "El Pasado".
• Los actores de Star Trek George Takei, Walter Koenig, Majel Barrett, Wil Wheaton y Grace Lee Whitney junto con Bill Mumy de Perdidos en el Espacio y Babylon 5 eran invitados a Abducción alienígena" un episodio de la temporada sexta, que implicó un rapto ajeno y el encubrimiento.
• Algunos miembros de la serie M*A*S*H, incluyendo a Jamie Farr, Loretta Swit y Guillermo Cristóbal, así como Elliot Gould y Sally Kellerman de la película original fueron invitados al episodio "El taladro de la muerte".
• Randolph Mantooth y Robert Fuller de Emergency! aparecieron juntos en el episodio "Malibu fire" (5x03).
• El episodio "Food fight" (5x23) tiene actores de la serie Happy Days y sus series derivadas, Mork & Mindy y Laverne & Shirley: Erin Moran, Pat Morita, y Donnie Most (Happy Days); Conrad Janis (de Mork y Mindy) y David Lander y Leslie Easterbrook (Laverne y Shirley).