本作では、アレキサンダー・カレッジ（英語版）作曲による「宇宙大作戦のテーマ（英語版）」は使用されず、イヴェット・ブレイスとジェフ・マイケル作曲による新たなテーマ曲が採用された。

実際の作曲者はレイ・エリス（英語版）であったが、エリスは印税報酬や出版社との兼ね合いから、妻の旧姓を取り入れたイベット・ブレイスというペンネームを使っていた。一方のジェフ・マイケルはプロデューサーのノーム・プレスコット（英語版）のペンネームであり、自身の息子たち（ジェフとマイケル）の名が由来となっている。プレスコットは、当時の標準的な契約の一環として、ペンネームでのクレジットとフィルメーション作品に関わる全音楽の印税分配を受けていた[10]。

『宇宙大作戦』のテーマ曲が使用されなかった理由として、カレッジとロッデンベリーの間に曲をめぐるトラブルがあったとされる[24]。カレッジがテーマ曲を提出した際、ロッデンベリーが無断で歌詞を書き加えて共同作品にしたため、カレッジにとっては印税の折半を不意に強いられる形となった[25]。契約上に問題はなかったものの、カレッジは倫理的に問題があると抗議し、片やロッデンベリーは報酬を得るために当然のことをしたまで[注 14]として主張を譲らなかったことから、両者の関係に緊張が生じてしまったという[24]。
キャスト「スタートレック#日本語版の吹き替え」も参照

日本語吹替えは『宇宙大作戦』の声優から一新されており、俳協とテアトル・エコー所属の声優が中心となって務めている。また、翻訳監修も『宇宙大作戦』と異なるため、オープニングのナレーションや劇中の専門用語が他のシリーズと異なっている。

ジェイムズ・カーク（声 - ウィリアム・シャトナー/佐々木功）

スポック（声 - レナード・ニモイ/阪脩）

レナード・マッコイ（声 - ディフォレスト・ケリー/村越伊知郎）

モンゴメリー・スコット（声 - ジェームズ・ドゥーアン/石丸博也）

ウフーラ（声 - ニシェル・ニコルズ/高島雅羅[注 15]）

カトー（声 - ジョージ・タケイ/村山明）

クリスティン・チャペル（英語版）（声 - メイジェル・バレット/吉田理保子）

レス（声 - メイジェル・バレット/小宮和枝[注 16]） - 通信士官。階級は中尉。ネコに似た容姿のカイト人。

アレックス（声 - ジェームズ・ドゥーアン/大泉滉） - ナビゲーター。階級は中尉。3本指、3本腕、3本脚のイドア人。

放映リスト

アメリカでは、第1シーズン16話が1973年9月8日から1974年1月12日まで、第2シーズン6話が1974年9月7日から1974年10月12日にかけて共にNBC系列にて放映されている。放送時間は、第1シーズンが毎週土曜10:30 - 11:00、第2シーズンが毎週土曜11:30 - 12:00。

日本では1977年4月10日から同年9月13日まで東京12チャンネルにて初放映。放送時間（JST）は、4月10日から6月26日までは毎週日曜9:30 - 10:00、7月5日から9月13日までは毎週火曜9:00 - 9:30。

原語版での冒頭ナレーションは『宇宙大作戦』のそれと同じものだったが日本で放送された吹き替え版の冒頭ナレーションは原語版のそれとは大きく異なっている。そのため媒体によっては原語版に忠実なナレーションが新録・変更されたバージョンも存在する。
第1シーズン

話数サブタイトル原題脚本演出
本国日本
0104宇宙幽霊船の謎Beyond The Farthest Starサミュエル・A・ピープルス（英語版）ハル・サザーランド（英語版）
0209タイム・トラベルの驚異YesteryearD・C・フォンタナ
3アメーバ星雲ネブラの恐怖One Of Our Planets Is Missingマーク・ダニエルズ（英語版）
0413女だけの星The Lorelei Signalマーガレット・アーメン（英語版）
0501謎の新兵器パラライズ光線More Tribbles, More Troublesデイヴィッド・ジェロルド（英語版）
6変身!ベンドリア人の怪The Survivorジェームズ・シュメラー（英語版）
0702惑星ファイロスの巨人The Infinite Vulcanウォルター・ケーニッヒ
0805魔星メーガスの半獣人The Magicks Of Megas-tuラリー・ブロディ（英語版）
0915不思議の星のアリスOnce Upon A Planetレン・ジェンソン（英語版）
チャック・メンヴィル（英語版）
1021侵入した愛の妙薬Mudd's Passionステファン・カンデル（英語版）
1110ミクロ人間の恐怖The Terratin Incidentポール・シュナイダー（英語版）
1207魔のスペース・トライアングルThe Time Trapジョイス・ペリー[27]
1312惑星アルゴの海底人The Ambergris Elementマーガレット・アーメン
1408過去から来た新兵器The Slaver Weaponラリー・ニーヴン
1514人間動物園The Eye Of The Beholderデヴィッド・P・ハーモン（英語版）
1611惑星マッドの冒険The Jihadステファン・カンデル


サミュエル・A・ピープルス、D・C・フォンタナ、マーク・ダニエルズ、マーガレット・アーメン、デイヴィッド・ジェロルド、ステファン・カンデル、ポール・シュナイダー、デヴィッド・P・ハーモンらは『宇宙大作戦』からの続投である。

ウォルター・ケーニッヒの脚本起用は、スタートレックシリーズ出演の俳優が製作スタッフとして参加した初のケースであり、後のレナード・ニモイやジョナサン・フレイクスらの先例となった。