1987年9月28日 - 1994年5月23日放映（本国での放映日）。全7シーズン、178話。初回、最終回をはじめ、前後篇に分かれる大作エピソードもいくつかある（本国での放映では時間枠自体が通常の2倍ある場合や、シーズン最終話と次シーズンの1話目にまたがる場合（クリフハンガー方式）が多かった）。日本では、地上波での放映は深夜枠での放送が大半でかつ枠の移動が多く、スーパー!ドラマTVなどでCS放送が始まるまでは、確実に視聴できる環境はなかなか整わなかった。なお、日本語吹き替え版では「銀河系級（他のエピソードではギャラクシー級）の宇宙船」（第37話「埋もれた文明」）など、一部に訳語の不統一や誤訳が見られる。本編は35ミリフィルムで撮影されていたが、特撮部分のデジタル合成のため、放送用のマスターテープはビデオテープだった、そのため画質があまり良くない。HDリマスター版製作時には35ミリフィルムからHDマスターを作成したため、新たに特撮部分を作り直している。
ジェームズ・T・カークがU.S.S.エンタープライズを率いて5年間にわたる歴史的な調査飛行を終えてから約80年後の24世紀、その艦名を受け継ぐ惑星連邦宇宙艦エンタープライズ（U.S.S.エンタープライズ NCC-1701-D）は冷静沈着なピカード艦長指揮の下、時に人類未踏の星域への探索に、時に惑星連邦周辺諸国との交渉にと銀河を飛び回る。冗談と女好きなライカー副長、人間になることを望み、学ぶアンドロイドのデータ、惑星連邦とクリンゴン帝国との間で悩めるクリンゴン人ウォーフなど個性的なキャラクターたちが活躍する。
女性の社会進出が広がったことを受け、前作に比べて女性士官の活躍が大幅に増えているのも特徴の1つである。例えば、ビバリー・クラッシャーは医療部門の責任者であり、上級士官の不在時には艦橋で指揮を執ることもある。これ以外にも女性の艦長・提督もゲストとして頻繁に登場するようになり、後続番組の 『スタートレック：ヴォイジャー』では女性の艦長が主役を務めるまでに発展する。『宇宙大作戦』では敵役としてクリンゴン人が人気を得たが、『新スタートレック』でも強敵ボーグの登場がシリーズの人気獲得に大きく貢献した。また、SF的なアイデアを盛り込んだ小道具としてはホロデッキの登場が作品世界を拡げた。ホロデッキ内の仮想世界という設定で、宇宙船内では存在し得ない情景や人物も時間・空間を問わずストーリーに無理なく組み込むことができ、演出面の制約はほぼなくなった。
1970年代のほとんどを、『Go Ask Alice 』(1971年)、『狂気のビルジャック/監禁エレベーター爆破7秒前』(1972年)、『連続殺人・恐怖のスキー場』(1974年)、『Pray for the Wildcats 』(1974年)など多くのテレビ番組出演に費やし、そのほとんどが悪役であった。ロブ・ホワイト作『Deathwatch 』を原作としたテレビ映画『砂漠の追撃者』(1974年)で再度悪役を演じた。テレビ映画『テキサス殺人事件』(1981年)で演じた、殺人容疑者の父親役で助演男優賞ミニシリーズ/テレビ映画部門として初めてプライムタイム・エミー賞にノミネートされ、さらに保安官役としてジョニー・キャッシュも出演していた『Murder in Coweta County 』(1983年)の殺人鬼役の演技で多くの賞賛を浴びた。『地上(ここ)より永遠に』(1979年)、『ルーツ2』 (1979年)、『遥かなる西部』(1978年)などに出演し、ウォーターゲート事件を基にした『権力と陰謀〜大統領の密室 』(1977年)ではリンドン・ジョンソンを基にした役を演じ、性格俳優としての地位を築き始めた。主演テレビ映画のほとんどがシリーズ化した。しかし『連続殺人・恐怖のスキー場』(1974年)や2話で打ち切られた『Adams of Eagle Lake 』(1975年)は短命で終わった。翌年ニューヨーク市の弁護士を演じた『Street Killing 』(1976年)もシリーズ化に失敗。1977年、NBCの『The Girl in The Empty Grave 』、『Deadly Game 』ではアンディ・テイラーを厳しくしたような警察署長アーベル・マーシュを演じ、高視聴率を獲得した。10年ほどテレビ映画に出演しながら映画、1930年代の気難しい西部劇イ役者役を演じたジェフ・ブリッジスとダブル主演のコメディ『Hearts of the West 』(1975年)、ゲイの極悪大佐を演じたトム・ベレンジャーと共演したコメディ映画『Mr.早射ちマン』(1985年)にも出演したが、興行的には芳しくなかった。1984年、NBCの連続テレビ・ドラマ『疑惑』に弁護士役で出演し、この役が後の『マトロック』の基となったと言われている。1985年、テレビ映画『Crime of Innocence 』で子供にも容赦なく刑務所行きを言い渡す冷酷な裁判官を演じ、『群衆の中の一つの顔』を観たことがない人達を驚かせた。他の特筆すべき悪役はテレビ映画『Under the Influence 』(1986年)の口の悪いアルコール中毒者の老人役。1995年頃ジョン・リッターと共演した『Gramps 』の危険でミステリアスな老人役でも演技の幅で視聴者を驚かせた。レスリー・ニールセン主演のスパイ映画『スパイ・ハード』(1996年) ではコミカルな悪役を演じた。テレビ映画『A Holiday Romance 』(1999年)でジェイク・ピーターソン役を演じた。『Daddy and Them 』(2001年)では南部の機能不全家族の家長を演じた。『ウェイトレス 〜おいしい人生のつくりかた』(2007年)ではケリー・ラッセルが演じる女性を気に入る気難しいダイナーの店主を演じた。彼の最後の出演作はロマンティック・コメディ、自主映画の『Play the Game 』(2008年)での主役で、60年ぶりに恋をする寂しい男やもめ役。『メイベリー110番』で子役だったロン・ハワードの実の父親であるランス・ハワードが、『メイベリー110番』でアイスやピーナッツ・バター・サンドを欲しがる子供レオンが成長した役でロンの実の弟クリント・ハワードが出演した。