Au XXe siècle, les Terriens achèvent leur premier vaisseau intergalactique, l'Enterprise, doté d'un moteur révolutionnaire. Le capitaine Archer s'apprête à embarquer à son bord avec son équipage lorsqu'un Klingon blessé est capturé en Oklahoma. Les Vulcains, qui sont chargés de l'enquête, demandent sa mise à mort pour des raisons de fierté et d'honneur. Mais cette requête est refusée par les Terriens. Archer intervient et propose de ramener le blessé chez lui avec son vaisseau, en signe de paix. C'est ainsi que débute le premier voyage de l'Enterprise, qui emporte les pionniers du voyage spatial... L'équipe de l'Enterprise est à la recherche de son prisonnier Klingon qui vient d'être enlevé. Mais Jonathan Archer et son équipage tombent dans un guet-apens, tendu par des Sulibanes. Pris à part, Archer apprend d'un renégat que certains Sulibanes cherchent à provoquer une guerre entre les Klingons. En voulant rejoindre son vaisseau, Archer est blessé par un tir...

Captain Archer wants to convert curiosity into deeds and decides to enter a ship floating in space. Hoshi has trouble adjusting to life on Enterprise.

Trip est chargé de réparer un vaisseau alien qui connaît des problèmes de puissance et recharge ses batteries à partir du plasma de l'Enterprise. Si, au début, il ne semble que peu ravi par ce travail, il change rapidement d'avis lorsqu'il rencontre une belle technicienne travaillant sur le vaisseau en question...

Le capitaine Archer décide de visiter, avec l'équipage de l'Enterprise, le P'Jem, un sanctuaire Vulcain réservé à la méditation et à la recherche de la sérénité absolue. T'Pol désapprouve cette visite et redoute qu'elle ne soit mal interprétée par les fidèles du temple. Arrivés sur les lieux, Tucker, Archer et T'Pol découvrent que d'étranges extraterrestres ont pris le contrôle du sanctuaire...

Quelques problèmes techniques sur le vaisseau Enterprise nécessitent le réglage des radars de visée. Pour ce faire, Reed et Tucker doivent emmener une navette assez loin du vaisseau. Les deux officiers embarquent alors à bord de la navette n°1 et se dirigent vers leur destination. Pendant ce temps, l'Enterprise est immobilisé au milieu d'un champ d'astéroïdes...

Le capitaine Archer propose à l'équipage d'aller rendre visite à une colonie minière. Mais lors de leur atterrissage, le plasma dégagé par les réacteurs provoque une onde de choc et détruit la colonie. Depuis la catastrophe, Archer et Daniels sont coincés dans une autre dimension temporelle, le 31e siècle. Ils découvrent alors un avenir terrifiant pour l'humanité, miné par la misère au sein de ruines. La vie sur Terre n'est que désolation. Archer comprend le rôle qui lui est imparti au 22e siècle, pour éviter la réalisation de ces événements. Les Sulibans montent alors dans l'Enterprise...

Après la disparition du vaisseau du capitaine Archer lors d'une mission, Silik et ses soldats, des Sulibans, montent à bord de l'Enterprise. Pendant ce temps, Daniels et Archer sont coincés dans une autre dimension temporelle, après l'incident qui les a propulsés au XXXIe siècle. Ils sont alors les témoins impuissants d'un avenir sombre pour l'humanité, fait de misère et de ruines, sur une Terre dévastée. Aussi leur faut-il trouver d'urgence un moyen de retourner dans leur époque, pour empêcher le déroulement de ces sinistres événements. Leur rôle est crucial pour le futur de la planète...

Les négociations du capitaine Archer et d'un peuple extraterrestre au sujet d'un injecteur de plasma, nécessaire pour l'Enterprise, semblent mal parties. Frustré, Archer rentre au vaisseau où l'attend une mauvaise nouvelle. Porthos, son fidèle compagnon, serait atteint d'un virus mortel. Par précaution, le chien a été mis en quarantaine. Le docteur Phlox fait tout pour sauver son système immunitaire, altéré par la maladie. Archer découvre également les raisons des réticences de ses interlocuteurs aliens : son chien aurait uriné contre un arbre centenaire appartenant au patrimoine de cette planète...

L'Enterprise commence à manquer de réserves en deuterium, qui alimente ses puissants réacteurs. Archer décide de se rendre dans une colonie Kreetassienne, dans l'espoir de pouvoir s'approvisionner dans une mine locale. Il entre en négociation avec le chef des colons, Tessic, qui accepte avec réticence de leur céder du deuterium en échange de leur aide. Alors que l'équipe d'Archer les seconde dans des réparations de matériel, Tessic et ses collègues sont alarmés par l'arrivée d'un vaisseau extraterrestre. Korok, l'ambassadeur des Klingons, fait pression sur les colons pour obtenir du combustible...

Archer, T'Pol et Mayweather sont en voyage dans le monde arctique pour y appréhender un fugitif. Après avoir été contactée par le gouvernement des Vulcains, T'Pol se voit contrainte de révéler à son capitaine ses activités passées d'agent secret. Les Vulcains souhaitent en effet lui confier une mission des plus dangereuses. Il faut qu'elle retrouve un ancien criminel, qui a toujours réussi à passer entre les mailles du filet. Lorsque les souvenirs de son échec passé viennent hanter T'Pol, ses compagnons d'équipage comprennent qu'elle est en difficulté. Ils volent alors à son secours...

Après avoir effectué une mission sur une planète, Reed se rend compte qu'il a oublié sur place un communicateur, acte lourd de conséquences pour la population locale. Aux côtés d'Archer, il retourne sur place afin de récupérer l'appareil au plus vite, avant qu'il n'interfère avec la culture «pre-warp». Malheureusement pour eux, ils sont capturés et se retrouvent au centre d'un conflit entre deux camps. Pendant ce temps, Trip et Mayweather font tout leur possible pour rapatrier leurs compagnons. A cette occasion, ils vont tester la technologie de camouflage employée par les Sulibans...

En mission sur une planète, Hoshi Sato et Trip s'interrogent sur les raisons de la disparition de la civilisation qui y habitait. Prenant des clichés des ruines, ils tentent de percer ce mystère. Cependant, en raison d'un risque de tempête, Archer leur demande de retourner immédiatement au vaisseau. Une fois de retour, Hoshi est prise d'un mal étrange et en parle au docteur Phlox. Archer a recours aux dons d'Hoshi pour déchiffrer une langue extraterrestre, afin de délivrer Mayweather, pris en otage. Peu après cette mission, Hoshi a la troublante sensation de se dématérialiser et se téléporte involontairement...

L'Enterprise visite une planète sur laquelle se déroule une importante conférence médicale. Le docteur Phlox essaye de soutirer des informations à la délégation vulcaine. Il voudrait en effet que les Vulcains lui livrent des informations sur le syndrome de Pa'an, une maladie extrêmement dangereuse dont est visiblement atteinte T'Pol. Phlox sait que s'il révèle que T'Pol est malade, il sera immédiatement mis au ban de la société vulcaine. En effet, le syndrome de Pa'an vaut aux personnes infectées d'être impitoyablement écartées. Pendant ce temps, une des trois épouses de Phlox monte à bord du vaisseau pour aider Trip à installer un microscope à neutrons...

Suite à une attaque menée par des aliens, les membres de l'équipage de l'Enterprise semblent agir étrangement, comme s'ils étaient possédés...

L'équipage de l'Enterprise entre en contact avec les Vissians, une espèce qui comprend trois genres. Trip rencontre l'un d'entre eux, celui des co-géniteur. Il se rend compte alors que ceux-ci sont traités très durement par les Vissians...

Le chancelier Klingon laisse à Duras une dernière chance de récupérer Archer. L'Enterprise est attaqué mais parvient à échapper aux griffes des Klingons, grâce à l'intervention de renforts envoyés par Starfleet. De retour sur Terre, l'équipage découvre que la planète a été sauvagement attaquée...

Six mois après avoir débuté, la nouvelle mission de l'Enterprise est toujours au même point : elle n'a fait aucun progrès, même virtuellement. C'est alors que le capitaine Jonathan Archer apprend l'existence d'un travailleur xindi dans une colonie minière. C'est leur seul espoir d'en apprendre un peu plus sur la race extraterrestre qui a attaqué la Terre. Mais il pourrait également bel et bien s'agir d'un piège...

Archer reçoit la visite de Daniels, qui lui apprend que trois Xindi-Reptiles se trouvaient dans le Michigan, à proximité de Detroit, au début du XXIe siècle. Archer et T'Pol décident de faire un saut dans le passé afin de découvrir la raison de leur voyage temporel. Ils découvrent que les Reptiliens utilisent une vieille usine et qu'un homme, répondant au nom de Loomis, travaille pour eux, kidnappant des humains pour leurs expériences. Archer et T'Pol comprennent que leurs ennemis mettent au point une arme biologique nouvelle et que leurs recherches sont presque achevées. Il est temps d'intervenir...

L'Enterprise arrive près d'Azati Prime, où la super arme xindi destinée à détruire la Terre est en phase finale de construction. L'équipage en localise la structure massive sous l'océan, mais réalise que sa destruction ne pourra se faire qu'au prix d'une mission suicide. Archer insiste pour le faire lui-même. Mais Daniels apparaît et emmène Archer 400 ans dans le futur. Là, il lui dévoile une conspiration de cette époque qui est la cause première du déclenchement de la guerre entre humains et Xindis...

14 février 2154. Alors qu'ils arrivent en vue de la Terre, Archer, Hoshi, Reed et une petite équipe, avec l'aide des Xindis arboricoles et humanoïdes, continuent leur course contre la montre pour intercepter la super arme en cours de charge et la désarmer de l'intérieur du vaisseau reptilien. Pendant ce temps, T'Pol et l'Enterprise tentent de désactiver une Sphère clé dans le but de mettre à jour les constructeurs interdimensionnels. Mais dans un ultime retournement, ces derniers renversent le cours de l'Histoire...

Troi et Riker profitent du holodeck de l'Enterprise du XXIVe siècle pour se remémorer les grands moments du premier vaisseau intersidéral de Starfleet appelé Enterprise, de son premier équipage et de son célèbre capitaine Jonathan Archer, depuis son voyage inaugural jusqu'à la création de la Fédération...