『宇宙大作戦／スタートレック』の邦題で、旧局名のスーパーチャンネル時代から、同局の定番番組として繰り返し放送されている[30]。2008年以降はデジタルリマスター版での放送に切り替わった。2019年からは長らく日本では未放送だった第1パイロット版「歪んだ楽園（英語版）」が不定期に放送されている[31]。
Netflix

『スター・トレック／宇宙大作戦』の邦題で、第1パイロット版「歪んだ楽園」を含む計80話が動画配信されている[32]。映像はデジタルリマスター版だが、第1パイロット版「歪んだ楽園」のみ特撮シーンの差し替えが行われていないバージョンである。
イギリス

イギリスにおける初回放送はBBCによってなされ、全4シーズンに分割されたほか、第1シーズン途中まではモノクロ放送だった。また、子供向け番組の扱いだったため、刺激が強く不快なテーマを含んでいると判断された3話（第65話「キロナイドの魔力」、第67話「恒星ミナラの生体実験（英語版）」、第69話「宇宙の精神病院（英語版）」）が当初から放送が見送られており、これら3話は1992年時の再放送まで封印扱いであった。加えて第8話「400才の少女（英語版）」は初回放送時にオンエアされたものの、後に視聴者からのクレームがあったため、1993年まで再放送のリストから外されていた。

1969年07月12日 - 1969年12月27日 土曜 17:15 - 18:15 (GMT)

1970年04月06日 - 1970年09月07日 月曜 19:10 - 20:10 (GMT)

1970年10月07日 - 1971年02月10日 水曜 19:10 - 20:10 (GMT)

1971年09月15日 - 1971年12月15日 水曜 19:10 - 20:10 (GMT)

各話タイトル詳細は「宇宙大作戦のエピソード一覧（英語版）」を参照

オリジナル版本国放映順、オリジナル版日本放送順、デジタルリマスター版放送順、制作順（制作コード）はかなり異なっている。デジタルリマスター版の日本での放送は、2007年からのNHKBS2ではデジタルリマスター版本国放送順に近い放送順によって、2008年からのスーパー!ドラマTVではオリジナル版本国放映順によってなされた。Netflixでのシーズン内のエピソード番号は第1パイロット版「歪んだ楽園」が第1シーズンの第1話になっていること以外はオリジナル版本国放映順に準じている。また、第11・12話「タロス星の幻怪人（英語版）」は1965年に制作された第1パイロット版「歪んだ楽園」の映像に新たな映像を追加、再構成して作られており、制作順では1話分として計上されている。
パイロット版第2パイロット版「光るめだま」出演時のウィリアム・シャトナー（右）とサリー・ケラーマン（左）

1964年5月、ロッデンベリーはデシル・プロダクションが番組企画を売り込んだNBCから3話分のプロットを求められる。その後、3話分のプロットのうちの1話分をパイロット版として制作することが決まり、ジェフリー・ハンターをクリストファー・パイク船長役とした第1パイロット版「歪んだ楽園」が制作された。この第1パイロット版「歪んだ楽園」はNBCからアクションシーンの少なさを指摘されたものの[33]、異例ながら新たなパイロット版の制作が許可され、シャトナーをカーク船長役とする第2パイロット版「光るめだま（英語版）」が制作された[6]。この際、スポック以外の登場人物は一新されている。この第2パイロット版「光るめだま」により、1966年2月に本作の放映が決定し、同年9月より放映されることとなった。

第2パイロット版「光るめだま」が第3話として放送されたのに対して、第1パイロット版「歪んだ楽園」はスポック以外の登場人物が一新されたこともあって放送されず、さらに、本話のネガフィルムは第11・12話「タロス星の幻怪人」の編集に使用されたため、完全な状態でのネガフィルムは長らく現存しないと思われていた（参照）。1986年に発売されたVHSでは、第11・12話「タロス星の幻怪人」に使用されなかったシーンと音声を、ロッデンベリーが所有していたモノクロのワークプリント版で補うことで復元している。しかし、1987年に使用されなかったシーンのネガフィルムが発見されたことから完全な復元が可能となり、1988年10月に『新スタートレック』の番宣特番の中で放映された[34]。

放送順各話タイトル制作コード
オリジナル版デジタルリマスター版日本語版の題原題
本国
NBC日本
日本テレビ本国
番組販売日本
NHKBS2Netflix
——80—1歪んだ楽園（英語版）The Cage01
3117174光るめだま（英語版）Where No Man Has Gone Before02

第1シーズン

放送順各話タイトル制作コード
オリジナル版デジタルリマスター版日本語版の題原題
本国
NBC日本
日本テレビ本国
番組販売日本
NHKBS2Netflix
1343302惑星M113の吸血獣（英語版）The Man Trap06
2838313セイサス星から来た少年（英語版）Charlie X08
3117174光るめだまWhere No Man Has Gone Before02
45445魔の宇宙病（英語版）The Naked Time07
5755326二人のカークThe Enemy Within05
61366337恐怖のビーナスMudd's Women04
7444348コンピューター人間What Are Little Girls Made of?10
89229400才の少女Miri12
917453510悪魔島から来た狂人
別邦題: 悪魔島から来た男[30]Dagger of the Mind11
102141411謎の球体The Corbomite Maneuver03
1125121212タロス星の幻怪人（前編）The Menagerie, Part 116A
1226131313タロス星の幻怪人（後編）The Menagerie, Part 216B
1311423614殺人鬼コドスThe Conscience of the King13
1461115宇宙基地SOSBalance of Terror09
1527323716おかしなおかしな遊園惑星Shore Leave17
1610403817ゴリラの惑星The Galileo Seven14
1722413918ゴトス星の怪人The Squire of Gothos18
18127719怪獣ゴーンとの対決Arena19
1914292920宇宙暦元年7・21Tomorrow Is Yesterday21
2016684021宇宙軍法会議Court Martial15