A sorozat Kirk kapitány legendás ötéves küldetését meséli el. A rendkívül színes legénység közé tartozik a japán Hikaru Sulu hadnagy, az afrikai származású Uhura hadnagy és az orosz Pavel Chekov zászlós, aki állítólag azért került a sorozatba, mert a Pravda egyik írója azzal vádolta a Star Trek készítőit, hogy egyetlen orosz sincsen a legénységben, holott ők voltak az elsők az űrben. Ez a rasszok és származások szerint vegyes összetételű gárda ritkaságszámba ment akkoriban és példamutató volta miatt kiemelkedő.

A Star Trek univerzuma egy optimista, utópisztikus világot ábrázol, melyben a Föld népei békében élnek egymással és más intelligens fajokkal együtt fedezik fel a kozmoszt. Ez sok ember (főként a fiatalok) számára népszerűvé tette, szemben az akkori - gyakran pesszimista - jövőképekkel.

A sci-fibe ágyazott történetek gyakori témái voltak a korszak politikai, társadalmi problémái. Így került terítékre többek közt a rasszizmus, a vietnami háború és a hippimozgalom. A Star Trek volt az első olyan (nem antologikus) sci-fi sorozat, melybe a műfaj neves alkotói (Harlan Ellison, Theodore Sturgeon, George Clayton Johnson) írtak forgatókönyveket.

Noha a sorozat nem ért el magas nézettséget eredeti sugárzása alatt, már ekkor kialakult egy főleg a sci-fi közösség tagjaiból, illetve egyetemista fiatalokból álló rajongói tábor. Az NBC az első és a második évad után is megpróbálta beszüntetni a Star Trek-et, de a rajongók által indított telefon- és levélíró kampányok miatt végül kénytelenek voltak folytatni azt. Végül a sorozat a harmadik évadot követően került le a képernyőről (az utolsó adás dátuma 1969. június 3).