NBC系列により以下の時間帯に放送された。

第1シーズン 1966年09月08日 - 1967年04月13日 29話 木曜 20:30 - 21:30 (EST)

第2シーズン 1967年09月15日 - 1968年03月29日 26話 金曜 20:30 - 21:30 (EST)

第3シーズン 1968年09月20日 - 1969年06月03日 24話 金曜 22:00 - 23:00 (EST)[注 21]

日本

日本における初回放送は第1シーズンが日本テレビ系、第2・3シーズンがフジテレビ系によってなされ、それぞれ『S.0401年 宇宙大作戦』『宇宙パトロール』という邦題だった。その後、地方各地の民放局によって幾度と再放送がなされており、1980年代以降になると1時間枠での放送が定着し、邦題も全シーズンを通して『宇宙大作戦』に統一された。また、オープニング映像も本国に準じたスタイルとなっている。