Per andare con coraggio dove nessun uomo è mai andato prima
La serie è ambientata tra gli anni 2266 e 2269, in un ipotetico futuro in cui i terrestri si sono riuniti nel governo mondiale della Terra Unita e sono entrati in contatto con altre forme di vita senzienti residenti nella Via Lattea, arrivando a promuovere con essi la nascita della Federazione Unita dei Pianeti.
La serie narra le avventure della nave stellare federale USS Enterprise (NCC-1701) e del suo equipaggio, nella sua missione quinquennale di esplorazione nel cosmo alla ricerca di nuove forme di vita e di nuove civiltà, "per arrivare arditamente là dove nessun uomo è mai giunto prima" ("To boldly go where no man has gone before")
Quando McCoy vede il Coniglio Bianco di Alice nel paese delle Meraviglie, l'equipaggio si rende conto che il pianeta che stanno visitando sembra avere il pericoloso potere di rendere reale qualsiasi pensiero.