Leonard Nimoy
继第一部电影《星际旅行：无限太空》在评论与商业上的暗淡反响後，系列创始人吉恩·罗登伯里被迫退出了后续电影的制作。执行制片哈维·贝内特为电影写下了初步的纲要，然后再由发展为完整的剧本。导演尼古拉斯·迈耶在12天内完成了最终剧本的修订，但他最后并未出现在官方的编剧名单中。迈耶的处理令电影具备了早期星旅系列的风格，而由詹姆斯·霍纳创作的音乐亦有助于电影主题的表达。伦纳德·尼莫伊同意再次出演斯波克一角，但他要求这一角色在剧中必须死亡。不过，出于预映中观众对斯波克之死所表现出的负面反应，贝内特在未经迈耶同意的情况下对电影结尾作了重大修改。电影的制作采取了大量节约成本的技巧，以保证预算不会超支，包括利用在先前项目中曾使用的缩微模型。这部电影还是第一部完全通过-{zh-cn:计算机图形; zh-tw:電腦圖形;}-技术来制作其中一段影片的电影。