L'Enterprise est en mission de ravitaillement pour la colonie archéologique de la planète M-113. À leur arrivée, Kirk, Spock et McCoy rencontrent le chef de la mission, Bob Crater et sa femme Nancy. Cependant, il apparaît vite que cette dernière se comporte étrangement.

L'Enterprise a rendez-vous avec l'USS Antares pour prendre en charge Charlie Evans, âgé de 17 ans. Il avait 3 ans lorsque le vaisseau qui le transportait s'est écrasé sur la planète Thasus. Recueilli par des créatures incorporelles de Thasus, celles-ci prennent soin de lui et le dotent de pouvoirs surnaturels. Mais devant le mal du pays qu'il éprouve, elles décident de le renvoyer parmi les humains.

L'USS Enterprise, en route pour une mission d'exploration, intercepte un signal de détresse d'un vaisseau disparu deux cent ans auparavant. Un phénomène inconnu touche un des membres d'équipage, provoquant chez lui, des pouvoirs divins.

Lors de l'inspection d'une station scientifique, l'équipage de l'Enterprise introduit à son bord un virus qui a causé la perte de la station. Les uns après les autres, les membres d'équipage se mettent à se comporter de manière étrange et leur folie met le vaisseau en danger.

À cause d'un accident de téléporteur près de la planète Alfa 177, deux Kirk se matérialisent successivement sur l'Enterprise : l'un est le côté positif/bon de Kirk, l'autre est son côté négatif/mauvais. L'équipage doit trouver un moyen de réunir les deux capitaines à nouveau.

L'Enterprise reçoit un signal de détresse d'un vaisseau cargo et téléporte à bord ses occupants avant qu'il ne se désintègre. Il s'agit d'un trafiquant, Mudd, et de trois femmes. Kirk découvre peu à peu que ces trois femmes sont droguées et utilisées comme marchandises.

Lors de l'exploration de la planète Exo III, Kirk et l'infirmière Chapel découvre le Dr Korby, disparu depuis plusieurs années et ancien fiancé de Chapel. Celui-ci est expert en robotique et a construit des androïdes. Il construit une réplique de Kirk pour la substituer au capitaine.

Répondant à un appel de détresse l'équipage de l'Enterprise découvre une planète qui n'est habitée que par des enfants. Toute la planète est contaminée par un virus qui tue toute personne qui atteint la puberté. Kirk, Spock et McCoy s'aperçoivent alors qu'ils ont également été touchés.

Kirk est retenu prisonnier sur la planète Tantalus V où le directeur utilise des machines pour altérer et détruire l'esprit humain.

Après avoir détruit une sonde radioactive, l'Enterprise est menacé par un vaisseau énorme qui le surpasse vitesse, puissance et armement. Il ne reste à Kirk que le bluff pour s'en sortir.

Le capitaine Pike, ancien capitaine de l'Enterprise, a été gravement brûlé et irradié lors d'un accident; il se trouve à la base 11. En visite à bord de cette base avec le capitaine Kirk, Spock l'enlève, vole l'Enterprise et se dirige vers la planète Talos IV qu'il avait visitée en compagnie du capitaine Pike bien des années auparavant. Kirk et le Commodore José (commandant de la base 11) prennent une navette et partent à la poursuite de l'Enterprise.

Le capitaine Pike, ancien capitaine de l'Enterprise, a été gravement brûlé et irradié lors d'un accident; il se trouve à la base 11. En visite à bord de cette base avec le capitaine Kirk, Spock l'enlève, vole l'Enterprise et se dirige vers la planète Talos IV qu'il avait visitée en compagnie du capitaine Pike bien des années auparavant. Kirk et le Commodore José (commandant de la base 11) prennent une navette et partent à la poursuite de l'Enterprise.

Sur la planète Q, le docteur Leighton appelle l'Enterprise en urgence, prétextant un accident. A son arrivée, Kirk découvre que Leighton ne l'a fait venir que parce qu'il pense avoir reconnu Kodos l'Exécuteur, responsable du massacre de la population de la planète Tharsus IV et d'une partie de la famille de Kirk. Kodos se cache sous l'identité d'un directeur d'une troupe de théâtre et Leighton pense que Kirk peut le reconnaître et le démasquer. Peu de temps après, Leighton est assassiné.

Un vaisseau Romulien attaque sans raison des avant-postes de la Fédération, alors que celle-ci n'a plus aucun contact avec les Romuliens depuis 2160, date à laquelle un traité de paix a été signé et une zone tampon a été établie (Zone Neutre). Kirk doit décider s'il poursuit ou non le vaisseau dans la Zone Neutre, au risque de provoquer une nouvelle guerre.

L'équipage de l'Enterprise pense avoir trouvé la planète idéale pour prendre du repos, jusqu'à ce que d'étranges apparitions se manifestent.

La navette Galilée s'écrase sur la planète Taurus II, avec à son bord Spock, McCoy, Scotty et trois autres membres d'équipage. La navette est dans l'impossibilité de communiquer avec l'Enterprise qui doit effectuer une mission sanitaire d'urgence. Kirk doit choisir entre l'abandon des recherches et celui de la colonie.

L'Enterprise est retenu en orbite autour d'une planète supposée déserte pendant que, sur la planète, Kirk, Spock et d'autres membres d'équipage sont confrontés à une créature quasi-omnipotente du nom de Trelane. Beaucoup de fans, dont l'écrivain Peter David, pensent que Trelane est un membre du Q-continuum, au même titre que Q (cf. la série Star Trek: la nouvelle génération). Cependant cela n'est pas officiel.

Sur la planète Cestus III, un avant-poste de la Fédération est attaqué par un vaisseau inconnu, ne laissant qu'un seul survivant. L'Enterprise prend en chasse le vaisseau Gorn jusqu'à ce qu'une race extrêmement puissante (les Metrons) transporte Kirk et le capitaine du vaisseau Gorn sur une planète désertique pour qu'ils s'affrontent seul à seul, à mains nues. Pendant ce temps, les Metrons immobilisent l'Enterprise et le vaisseau Gorn.

Après avoir été accidentellement pris dans le champ gravitationnel d'un trou noir, alors qu'il voyageait à vitesse Warp, l'Enterprise et son équipage sont projetés dans le temps, au 20ème siècle, et sont pris pour un OVNI.

Au cours d'une mission, un officier de l'Enterprise est tué. Selon l'ordinateur de bord, Kirk est responsable de cette mort. Kirk est donc traduit en cour martiale.

L'équipage de l'Enterprise est chargé d'enquêter sur la disparition de l'USS Archon, un vaisseau de la Fédération disparu en 2167. Il s'avère que le vaisseau été détruit par un ordinateur très évolué, nommé Landru, chargé de la gestion et de la protection de la planète.

L'Enterprise découvre le vaisseau cryogénique SS Botany Bay, après avoir reçu son appel de détresse automatique. Les habitants de ce vaisseau sont des réfugiés des guerres Eugéniques terrestres de la fin du 20ème siècle. Parmi eux se trouve Khan Noonien Singh, tyran qui a régné sur un quart de la Terre pendant cette période. Après leur échec pour prendre le contrôle de l'Enterprise, Khan et ses complices sont exilés par Kirk sur la planète Ceti Alpha V, sans en informer la Fédération. Le film Star Trek II présente la suite de cette aventure.

Kirk est chargé par l'ambassadeur Fox de nouer des liens diplomatiques avec la planète Eminiar VII malgré l'interdiction imposée par Starfleet de prendre contact avec la planète. En effet, celle-ci est en guerre avec la planète voisine par ordinateur interposé. Celui-ci calcule les pertes de cette guerre virtuelle et "euthanasie" les victimes. Peu après l'équipage de l'Enterprise est déclaré "victime" à son tour.

Kirk doit enquêter sur une colonie exposée à une forte dose de rayons Berthold. Alors que tous les colons devraient être morts, il apparaît que ceux-ci sont protégés par des spores émis par des fleurs locales.

L'équipage est appelé à la rescousse par la colonie minière de Janus VI, dont les mineurs sont décimés par une créature inconnue.

L'Enterprise est chargé d'empêcher une invasion des Klingons en défendant la planète Organia. Supposée inhabitée, cette planète abrite une société peu évoluée techniquement. Kirk propose alors son aide aux Organiens pour se défendre contre les Klingons, mais ceux-ci refusent et se laissent envahir. Plus tard, il s'avère que les Organiens sont en réalités une espèce incorporelle très puissante et ils obligent les Klingons à signer un traité de paix avec la Fédération. Ils prédisent de plus que, dans le futur, les deux races deviendront amies, ce qui ne se démentira finalement pas (cf. Star Trek VI).

Alors qu'il explore un système inhabité, l'Enterprise subit une violente perturbation spatio-temporelle. La source semble se situer sur une planète de ce système. Kirk y découvre un étrange vaisseau et son pilote : Lazarus.

Ayant détecté une perturbation temporelle, l'Enterprise découvre sur une planète les ruines d'une très ancienne civilisation. Parmi ces restes, se trouve le Gardien de l'Éternité: une porte permettant de voyager dans l'espace et le temps. Sous l'emprise d'une drogue prise par erreur, le Dr Mc Coy franchit cette porte et altère la cours du temps.

L'Enterprise tente, en vain, de sauver une navette se dirigeant vers le soleil. Comme cette navette provenait de la colonie Deneva, Kirk enquête sur cette planète où réside son frère et sa famille. Toute la planète a été envahie par des parasites responsables de la disparition de trois autres colonies et qui contrôlent leur hôte en s'introduisant dans leur système nerveux.

Se comportant bizarrement, Spock se fait examiner par le docteur Mc Coy et explique qu'il est entré dans un nouveau cycle Vulcain : le Pon-Farr. Il doit se rendre d'urgence sur Vulcain, sinon, il mourra.

Pendant l'exploration du système Beta Geminorum, l'équipage de l'Enterprise découvre une forme de vie inconnue sur la planète Pollux IV. La créature prétend être Apollon.

Alertée par la disparition soudaine du système Malurian et de ses 4 milliards d'habitants, la Fédération dépêche l'Enterprise qui découvre que la cause du massacre est une sonde terrienne du 21ème siècle : Nomad. Cette sonde, qui était destinée à rechercher de nouvelles formes de vie est entrée accidentellement en contact avec une autre sonde automatique: Tan Ru. Le mélange des deux programmes a donné un nouveau programme à Nomad : stériliser toute forme de vie imparfaite.

À cause d'un orage ionique, le téléporteur matérialise Kirk, Uhura, MC Coy et Scotty dans un univers parallèle où la Fédération est un empire guerrier qui fait régner la terreur.

Lors de leur visite sur la planète Gamma Trianguli IV, l'équipage de l'Enterprise croit trouver une planète paradisiaque, mais il s'aperçoit vite que chaque plante est piégée et que tous les habitants adorent un dieu étrange.

Enquêtant sur la destruction de plusieurs systèmes solaires, Kirk découvre l'USS Constellation, un autre vaisseau de la classe Constitution, quasiment détruit avec un seul survivant: le capitaine Matthew Decker. Le responsable de tous ces dommages est une machine immense qui se "nourrit" de planètes. C'est le fils de Matthew Decker qui assurera le commandement de l'Enterprise en 2270, au retour de la mission de 5 ans de Kirk.

Sur Pyris VII, l'équipage de l'Enterprise découvre une forme de vie inconnue, capable de transmuter la matière grâce à une sorte de sceptre.

Un androïde prend le contrôle de l'Enterprise et le détourne vers une planète inconnue. Kirk y retrouve Mudd (cf. "Trois femmes dans un vaisseau") qui espère prendre le contrôle du vaisseau et de toute la Fédération grâce à ces androïdes.

Une navette emportant Kirk, Spock, Mc Coy et Nancy Hedford (atteinte d'une maladie incurable) est détournée et s'écrase sur la planète Gamma Canaris N. Ils découvrent que les seuls habitants de cette planète sont une entité gazeuse et le scientifique Zefram Cochrane, disparu en 2117. Zefram est le découvreur de l'espace Warp et l'inventeur de la propulsion Warp (moteur à distorsion) permettant de voyager plus vite que la lumière.

L'Enterprise est chargé d'accompagner les ambassadeurs de plusieurs planètes vers la planète Babel, pour une conférence portant sur l'admission d'une nouvelle planète au sein de la Fédération. Parmi les ambassadeurs se trouve Sarek, le père de Spock.

La Fédération apprend que les habitants de la planète Capella IV s'apprêtent à signer un traité avec les Klingons et dépêche Kirk pour les en dissuader. A son arrivée Kirk trouve une situation embrouillée car les Cappellans luttent également entre eux pour le pouvoir. Après avoir violé un tabou, Kirk, Spock et Mc Coy sont poursuivis par les Cappellans et les Klingons.

Lors d'une mission de ravitaillement sur la planète Gamma Hydra IV, les membres d'équipage débarqués sur la planète trouvent tous les colons morts de vieillesse et les seuls survivants semblent avoir vieilli à une vitesse accélérée. À leur retour sur l'Enterprise, les membres d'équipage qui étaient sur la planète se mettent à leur tour à vieillir à une vitesse accélérée.

L'USS Enterprise rencontre une créature gazeuse responsable de la mort de plusieurs membres d'équipage sur l'USS Farragut en 2257, alors que Kirk servait sur ce vaisseau. Kirk n'a plus alors qu'une seule obsession: poursuivre et détruire la créature.

Sur la planète Argelius II, Scott, qui était en permission, est accusé d'avoir poignardé une femme. Kirk mène l'enquête et découvre une créature dont l'existence remonte à l'époque de Jack l'Éventreur.

L'Enterprise est appelé d'urgence sur la station K-7 pour protéger un chargement de graines, essentielles au développement de la planète Sherman, que la Fédération et les Klingons veulent annexer. Grâce à de petite créature, les Tribules, Kirk découvre que les graines ont été empoisonnées.

Une partie de l'équipage de l'Enterprise se téléporte sur la planète Gamma II pour une mission d'inspection. Ils disparaissent soudainement pour réapparaître dans le système M24, sur la planète Triskelion, où une race très développée organise des jeux du cirque avec les créatures qu'elle capture.

La Fédération reçoit un message de détresse d'un vieux vaisseau : l'USS Horizon, disparu en 2168. En arrivant sur les lieux (la planète Sigma Iota II), l'équipage découvre que toute la planète vit sur le modèle de Chicago pendant la prohibition à cause d'un livre oublié par l'équipage de l'Horizon lors de son passage.

La Fédération envoie d'urgence l'USS Enterprise pour enquêter sur la destruction de l'USS Intrepid et celle du système Gamma 7A. Kirk découvre un organisme qui semble fait d'antimatière et se nourrit de tout ce qu'il trouve.

Une équipe de l'Enterprise poursuit une mission d'observation sur une planète dont les habitants sont très peu développés technologiquement. Kirk s'aperçoit alors que deux tribus sont en guerre et que l'une d'elle possède des armes à feu fournies par les Klingons Kirk doit décider s'il fournit des armes à l'autre tribu pour équilibrer les forces, au risque de violer la Prime Directive.

Au cours d'une mission d'exploration, l'équipage de l'Enterprise découvre les vestiges d'une guerre qui a eu lieu un demi-million d'années auparavant et dont ils ne reste que trois "esprits" survivants. Avec l'accord de Kirk, Spock et un membre d'équipage, ils prennent possession des 3 corps le temps de construire des androïdes dans lesquels ils pourront être hébergés éternellement.

Kirk est chargé d'enquêter sur la disparition de l'observateur John Gill. À l'approche de la planète Ekos, l'Enterprise est attaqué par des fusées équipées d'ogives nucléaires. Kirk, Spock et Mc Coy découvrent bientôt que toute la planète vit sur le modèle nazi. John Gill semblerait avoir violé la Prime Directive et influencé la civilisation Ekosienne.

Répondant à un signal de détresse, l'Enterprise est capturé par trois agents de l'Empire Kelvan, de la galaxie d'Andromède. Ceux-ci veulent retourner chez eux avec l'Enterprise, prévoyant que le trajet durera 300 ans.

L'équipage de l'Enterprise découvre l'USS Exeter inhabité, en orbite autour de la planète Omega IV. Une fois à bord Kirk découvre les restes de l'équipage, tué par un virus probablement ramené de la planète. Une fois sur la planète, Kirk découvre le capitaine de l'Exeter : Ronald Tracey.

L'Enterprise est choisi par la Fédération pour tester un nouvel ordinateur: l'unité multitronique M-5, capable de remplacer tout l'équipage du vaisseau. Malheureusement, les essais tournent à la catastrophe : l'USS Excalibur et son équipage sont détruits et l'USS Lexington est endommagé.

L'Enterprise part à la recherche d'un vaisseau disparu, autour de la planète 892 IV. En se téléportant sur la planète, Kirk, Spock et McCoy découvrent que celle-ci est occupée par une civilisation semblable à celle de l'Empire Romain. Kirk est encore plus surpris de trouver le capitaine du vaisseau disparu en train d'assister tranquillement au massacre de ses hommes dans l'arène.

L'Enterprise est envoyé volontairement dans le temps sur la Terre, en 1968, pour enquêter sur une aide extra- terrestre qu'aurait reçu la Terre pendant l'âge nucléaire.

Au cours d'une mission d'exploration dans le système Sigma Draconis, l'Enterprise est attaqué par un vaisseau inconnu qui, grâce à une technique très avancée, vole le cerveau de Spock. L'Enterprise poursuit le vaisseau jusqu'à la planète Sigma Draconis IV.

L'USS Enterprise traverse la Zone Neutre Romulienne et est capturé par trois croiseurs Romuliens. Kirk et Spock sont amenés à bord du vaisseau amiral où Spock tue Kirk et semble passer à l'ennemi.

Kirk, Spock et Mc Coy arrivent sur une planète qui doit prochainement être détruite par un astéroïde. Ils découvrent une étrange machine ainsi qu'une civilisation identique à l'ancienne civilisation des indiens d'Amérique. À l'insu des autres, Kirk est frappé par un rayon issu de la machine, perd la mémoire et disparaît. Spock et Mc Coy remontent à bord de l'Enterprise et tentent de détourner ou de détruire l'astéroïde.

Lors d'une visite à la colonie de la planète Triacus, l'équipage de l'Enterprise découvre que tous les parents sont morts et qu'il ne reste que leurs enfants. Kirk décide de les recueillir à bord du vaisseau.

L'Enterprise accueille à son bord l'ambassadeur Medusien Kollos ainsi que son assistante, le Dr Miranda Jones. Accidentellement, le technicien Lawrence Marvick entre en contact avec l'ambassadeur et devient fou, mettant en danger tout le vaisseau.

Après avoir violé l'espace Melkotien, Kirk, Scott, Spock, Mc Coy et Chekov se retrouvent transportés dans les rôles des frères Carlton pour la bataille d'OK Corral. Il s'avèrera plus tard que toute la bataille était une simulation des Melkotiens, race télépathiquement très puissante.

L'équipage de l'Enterprise reçoit un signal de détresse de la planète Beta XIIA mais s'aperçoit qu'il s'agissait d'un leurre qui a également attiré un croiseur Klingon.

L'Enterprise poursuit un astéroïde qui menace une planète habitée par des ressortissants de la Fédération. En approchant l'astéroïde, il est attaqué par des missiles. L'astéroïde se révèle en fait être un vaisseau habité.

Après la disparition mystérieuse de l'USS Defiant, l'Enterprise enquête dans le système Tholien. Kirk s'aperçoit alors que le Defiant est pris au piège entre deux hyperespaces et est piégé à son tour. Pendant ce temps, le Tholiens commencent à tisser une toile autour du vaisseau pour l'emprisonner et le détruire.

L'Enterprise répond à un appel de détresse envoyé par la planète Platonius où vivent les rescapés de la civilisation de Sahndara, détruite 3000 ans plus tôt. Ils affirment avoir visiter la Terre du temps de Platon et vivent selon ce mode de vie.

En réponse à un signal de détresse, l'Enterprise arrive près de la planète Scalos. Kirk et plusieurs membres d'équipage se téléportent sur la planète et découvrent la trace d'une civilisation très avancée, mais dont il ne reste aucun représentant. Peu après leur retour sur le vaisseau, ils enregistrent un certain nombre de dysfonctionnements dans les appareils à bord.

L'Enterprise est chargé de secourir les habitants d'une station de recherche sur la planète Minara II avant que l'étoile n'explose en supernova. À leur arrivée, l'équipage ne trouve personne sauf une jeune femme, Gem.

L'Enterprise est chargé de transporter Hélène, représentant la planète Elas vers la planète Troyus, comme convenu dans le traité de paix unissant les deux planètes. L'affaire se complique lorsque des Klingons attaquent l'Enterprise pour empêcher le traité d'aboutir.

Spock et Kirk se téléportent sur la planète pénitentiaire Elba II afin de remettre au directeur de nouveaux remèdes révolutionnaires. Il apparaît vite que le directeur a été remplacé par un fou criminel capable de prendre n'importe quelle apparence : l'ex-capitaine Garth. Spock et Kirk sont faits prisonniers.

L'Enterprise intercepte une navette de la Fédération, volée sur la base 4. Son seul occupant est Lokai, qui déclare venir de la planète Cheron et demande l'asile politique. Peu de temps après, un second vaisseau intercepte l'Enterprise. À son bord, se trouve le commissionnaire Bele, de la planète Cheron, qui demande qu'on lui remette Lokai.

Au cours d'une mission diplomatique sur la planète Gédéon, Kirk disparaît subitement. Après enquête, il apparaît que Kirk est retenu sur la planète car il est atteint d'une maladie sans effets sur lui mais mortelle pour les habitants de Gédéon et qui permettrait de résoudre le problème de surpopulation de la planète.

Alors qu'il explore une nouvelle planète, l'équipage de l'Enterprise est attaqué par une femme du nom de Losira qui veut les empêcher de descendre sur la planète.

L'Enterprise est chargé de transporter le lieutenant Mira Romaine vers la planète-bibliothèque Memory Alpha. En arrivant sur place, Kirk s'aperçoit que tout le personnel de la station a été tué par une entité lumineuse qui prend alors possession du corps du lieutenant Romaine.

Une équipe de l'Enterprise se téléporte pour récolter de la ryétalyne sur la planète Holberg 917G, supposée inhabitée. Ils sont invités par un hôte inattendu du nom de Flint et découvrent peu à peu que cet homme a traversé les âges : il aurait été Brahms, Alexandre le Grand, Léonard de Vinci, etc.

Le Dr Sevrin et ses acolytes s'emparent de l'Enterprise pour se diriger vers une planète éloignée qu'ils croient avoir reconnue comme étant l'Eden.

L'Enterprise est envoyé d'urgence vers la planète Ardana pour récupérer du Zenite. Malheureusement, l'équipage tombe en plein conflit social entre les dirigeants et les mineurs qui extraient le Zenite.

Sur la planète Excalbia, une créature du nom de Yarnek "invite" Kirk et Spock à combattre en compagnie de deux figures légendaires Terrienne et Vulcaine (Lincoln et Surak) autre figure légendaire ennemies Terrienne et Klingonne. Les habitants d'Excalbia espèrent ainsi connaître les notions de "bien" et de "mal" qui régissent les humains.

L'Enterprise se prépare à sauver les habitants de la planète Sarpeidon dont l'étoile menace d'exploser. En arrivant sur place, Kirk, Spock et Mc Coy s'aperçoivent que tous les habitants ont déjà fui la planète en se réfugiant dans son passé grâce à un dispositif appelé Atavachron. Kirk se retrouve accidentellement plongé dans un passé de la planète ; Spock et Mc Coy, voulant l'aider, se trouve plongé dans un autre passé.

Sur la planète Camus II, Kirk retrouve une ancienne amante : Janice Lester. Celle-ci, furieuse de n'avoir jamais pu atteindre le poste de capitaine, décide d'utiliser un appareil découvert sur Camus II, pour interchanger son corps et son esprit avec Kirk. Elle prend ainsi sa place.