Serial opowiada historię pionierskich podróży załogi statku kosmicznego Enterprise NX-01, pierwszego okrętu Ziemiańskiego zdolnego do osiągnięcia prędkości warp 5, sto lat przed wydarzeniami z oryginalnego Star Treka. Akcja rozgrywa się w XXIII wieku, a kapitan Jonathan Archer prowadzi misje eksploracji galaktyki, testując granice ludzkiej wiedzy i technologii. Enterprise jest prototypem, a jego misja stanowi początek nowej ery w kontaktach z innymi cywilizacjami.