Eliza Dushku interpreta Echo, uma das agentes que trabalham em missões secretas ao redor do mundo e têm suas memórias apagadas a cada trabalho completo. A casa de bonecas é o laboratório para onde os agentes são mandados quando completam suas missões. Cada "boneca" é programado com personalidades, habilidades e memórias distintas, dependendo da missão - que pode ser uma tarefa física, romântica, ilegal...

Echo será a única que desenvolve consciência de seus atos. Tahmoh Penikett vive o agente do FBI obcecado com o mito urbano da Dollhouse e também interesse romântico de Echo, cujos companheiros dentro da casa de bonecas são vividos por Dichen Lachman e Enver Gjokaj. Olivia Williams viverá na série a chefona da Doolhouse. Amy Acker, Fran Krantz, Harry Lennix e Miracle Laurie também estão no elenco.

A Fox começa a exibir a série nos EUA em janeiro de 2009.

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