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。

第4話「女だけの星」では、無力化された男性クルーたちに代わりウフーラがエンタープライズ号の指揮を執るという、初期シリーズには珍しい女性指揮官の描写がある。

第5話「謎の新兵器パラライズ光線」は、『宇宙大作戦』の第44話「新種クアドトリティケール」の続編にあたる。元々は『宇宙大作戦』の第3シーズンのために企画されたエピソードであったが[28]、その時はコミカルな内容を当時のプロデューサー（英語版）が嫌がったために採用が却下されている[29]。

第6話「変身!ベンドリア人の怪」の脚本を執筆したジェームズ・シュメラーは、テレビドラマ界隈では著名な脚本家およびプロデューサーであり、代表作に『刑事スタスキー&ハッチ』、『白バイ野郎ジョン&パンチ』、『ベガス』、『冒険野郎マクガイバー』などがある。