El universo de ficción de la producción está protagonizado por la historia de la Federación Unida de Planetas, y los años previos a su fundación en la Tierra, abarcando desde el año 2063, cuando ocurre el primer contacto entre los humanos y una raza extraterrestre, los vulcanos, hasta el año 2379, cuando la Federación pasa por momentos gloriosos pero a la vez muy difíciles al presentarse la posibilidad de tener que enfrentarse a las dos mayores superpotencias de la galaxia: el Dominio y el colectivo Borg.
En esta Federación, la situación de la Tierra es bastante particular, ya que desde el primer contacto en 2063, su desarrollo no ha conocido barreras, llegando a ser un planeta paradisíaco, donde los humanos viven en constante progreso; así mismo, desde el año 2161, la Tierra es la capital de la Federación, teniendo como sede de gobierno a la ciudad de París, Francia y del mando y de la academia de la Flota Estelar en San Francisco, en la actual California y habiendo llevado su enorme desarrollo como civilización hasta los confines del espacio conocido, que suma casi la cuarta parte de la Vía Láctea.
Star Trek ha demostrado ser bastante realista en la mayoría de las facetas de la vida real del ser humano, como militar —pues la Flota Estelar es una institución castrense—, como ciudadano, como político, como bienhechor, como malhechor, etc.; así como tener la virtud de mostrar a los personajes extraterrestres como seres similares a nosotros, con ciertas ventajas y desventajas respecto de los humanos, superando en este aspecto a la gran mayoría de las producciones del género, que más bien se han enfocado en los extraterrestres como amenazas para la Tierra y la humanidad, siendo presentados muchas veces como monstruos.
Según Jonathan Frakes —uno de los principales actores de la segunda serie, Star Trek: la nueva generación, y de varias películas como comandante William Riker—, Star Trek representa «la realización más grande de la humanidad en el marco de una historia épica del futuro».
