Serial opowiada o załodze statku badawczego Orville, przemierzającego bezkresy kosmosu w dalekiej przyszłości. Na pokładzie znajdują się zarówno przedstawiciele ludzkości, jak i różnorodne rasy pozaziemskie. Wraz z odkrywaniem niezwykłych zjawisk i mierzeniem się z kosmicznymi niebezpieczeństwami, bohaterowie borykają się również z codziennymi wyzwaniami i problemami, które dotyczą każdego z nich bez względu na pochodzenie. Serial to mieszanka science fiction, humoru i dramatu.