Allison Dubois (Patricia Arquette) no es la típica mujer treintañera, ama de casa y madre de tres niños. Tiene el don de comunicarse con los muertos. Allison también posee una especial intuición sobre las personas, una especie de conexión espiritual, lo cual le ayuda a tratar con gente relacionada con crímenes violentos. Con la determinación de tener una vida normal y una carrera profesional que siempre quiso y nunca pudo completar por ocuparse de sus hijos, Allison ingresa en una escuela de derecho. Mientras trabaja como pasante en la oficina del Fiscal del Distrito hay ciertos casos que desencadenan sus particulares “visiones” sobre los crímenes. De forma secreta prestará atención a sus presentimientos y después convencerá a su superior, el fiscal Devalos (Miguel Sandoval) de que sus sospechas son correctas.

En un intento por ayudar a Allison a probar la veracidad de sus visiones, su marido, Joe (Jake Weber), envía informes de sus premoniciones a las comisarías de todo el país. Las respuestas que recibe demuestran que Allison posee un don extraordinario. Allison viaja a Texas para probar sus habilidades en un caso de homicidio sin resolver. Es en este momento cuando Allison siente su verdadera vocación, no como abogada, sino como investigadora con métodos poco ortodoxos para la obtención de pruebas que le ayudan a resolver cada caso.

Patricia Arquette, perteneciente a una larga familia de actores, comenzó su carrera como actriz a mediados de los ochenta, cuando era aún adolescente, con su hermana Roseanna Arquette en la película Pretty Smart. Películas como Amor a Quemarropa (1994) donde comparte protagonismo con Christian Slater y Dennis Hopper, Ed Wood, de Tim Burton o Carretera Perdida, de David Lynch, la lanzan directamente al estrellato. Fue la esposa de Nicolas Cage con el que compartió cartel en la película Al Límite (1999).

Jake Weber, en el papel de Jake Dubois, el marido de Allison, es un rostro habitual del cine y la televisión. Le hemos visto en películas como 100 Millas, Wendingo (Escalofrío), ¿Conoces a Joe Black? o La Celda, y en reconocidas series de televisión como "Ley y Orden" o "Policías de Nueva York".

Miguel Sandoval, en su papel de fiscal del distrito D.A. Devalos, también forma parte del reparto de lujo de Medium. Posee una vasta experiencia tanto en cine como en televisión y es uno de los actores más reconocidos internacionalmente. Ha participado en series de gran prestigio, como Alias, Seinfield, El Ala Oeste de la Casa Blanca, Ley y Orden, Expediente X, Urgencias y Frasier. Para la gran pantalla destaca su papel en Daño Colateral, con Arnold Schwarzenegger, Blow con Jonny Depp y Penélope Cruz, Íntimo y Personal, Peligro Inminente o Parque Jurásico.

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