Основными персонажами произведения являются супруги Дымовы, представленные писателем в образах Осипа Степановича и Ольги Ивановны.
Героиня описывается в рассказе в качестве двадцати двухлетней молодой аристократической женщины, образованной, талантливой, но при этом отличающейся легкомысленностью, капризностью и эгоистичностью, увлекающейся знаменитости и не ценящей любви собственного мужа, считая его непримечательным мужчиной. Однако в финале рассказа героиня осознает самоотверженность и благородство своего супруга, но ее понимание приходит слишком поздно.
Дымов представляется автором в образе простого, небогатого, скромного доктора тридцатилетнего возраста, отличающегося добротой, великодушием, кротостью, трудолюбием, любящего собственную жену, несмотря на ее капризы, измены и эгоистичную натуру, готового ради супруги работать на износ в двух больницах, при этом не бросая работу над диссертацией. По мнению коллег и друзей, Осип Степанович является неординарным и талантливым медиком, имеющим все шансы стать великим ученым в области медицины. Однако этим предсказаниям не суждено сбыться, поскольку автор в финале рассказа описывает кончину Дымова, заразившегося от больного ребенка смертельным заболеванием.
Одним из второстепенных, но важных персонажей рассказа, является двадцатипятилетний художник Рябовский, молодой красавец, ставший любовником Ольги Ивановны Дымовой, представленный в образе эгоистичного, самовлюбленного, легкомысленного и безответственного человека. Именно данный персонаж становится причиной размолвки супругов Дымовых, а в конечном итоге, увлекшись новой дамой, разрывает любовную связь с Ольгой Ивановной.
Также второстепенным героем произведения представляется Коростелев, являющийся другом и коллегой Осипа Степановича, к которому относится с искренним уважением и любовью, ценя его высокие профессиональные и человеческие качества. Именно Коростелев оказывается у постели умирающего от тифа друга, пытаясь облегчить его страдания.
Все герои рассказа объединены писателем в желании достичь успеха и известности, однако в отношении к реальной действительности персонажи являются полной противоположностью, поскольку Дымов и Коростелев логичны в собственных суждениях и руководствуются разумом, а Ольга Ивановна и Рябовский живут сиюминутными мгновениями.