Marlon Brando quería interpretar al villano Tolian Soran y se contactó con el productor Rick Berman, pero fue rechazado debido a sus altas exigencias de pago.

Leonard Nimoy y DeForest Kelley se negaron a retomar los papeles de Spock y McCoy, considerando que ya habían hecho una despedida apropiada en la película anterior; sus líneas fueron reescritas para James Doohan y Walter Koenig.

Whoopi Goldberg no sabía que no todos los miembros del reparto original aparecerían, y en su primer día pidió ver a Nichelle Nichols, esperando finalmente compartir una escena entre Uhura y Guinan.

Malcolm McDowell, quien había trabajado con Patrick Stewart en el teatro décadas antes, solicitó que su personaje Soran no tuviera características alienígenas para evitar largas sesiones de maquillaje, y disfrutó la oportunidad de matar al Capitán Kirk de William Shatner.

Los guionistas Ronald D. Moore y Brannon Braga inicialmente creyeron que estaban siendo despedidos cuando fueron convocados por el productor Rick Berman, pero en cambio fueron asignados para escribir el guión de la película.

Los guionistas consideraron brevemente una trama donde los dos equipos Enterprise se enfrentaban entre sí, inspirados por una imagen de póster de «Kirk vs. Picard, ¡Uno debe morir!», pero la abandonaron por carecer de una explicación plausible.

La muerte de Kirk fue decidida después de que los productores vetaran matar a un miembro del reparto de Next Generation; William Shatner y el estudio aparentemente tuvieron pocas preocupaciones sobre el punto de la trama.

Tal como se filmó originalmente, Kirk fue disparado en la espalda y asesinado por Soran, pero las negativas reacciones de las audiencias de prueba llevaron a una costosa resfilmación del clímax durante dos semanas, aumentando el presupuesto de 25 millones a 35 millones de dólares.

Las escenas del clímax en el complejo de Soran se filmaron durante ocho días en una meseta remota en el Valle del Fuego de Nevada, requiriendo que el elenco y el equipo escalaran 160 pies usando cuerdas de seguridad en un calor de 110 °F, lo cual fue especialmente difícil para Shatner quien usaba un traje de lana.

La apariencia de la cinta energética Nexus fue inspirada por imágenes reales de campos magnéticos alrededor de Urano de una simulación del Laboratorio de Propulsión a Chorro.

Para ahorrar dinero, los fabricantes de accesorios construyeron el interior del misil de Soran a partir de un comedero para pájaros y suministros de tienda de jardinería, y un dispositivo de tortura a partir de una silla de parto reutilizada, cortadores de pelos de nariz y linternas.

Dennis McCarthy se convirtió en el primer compositor de Star Trek en componer tanto una serie de televisión como una película, mezclando su tema de Next Generation para Picard con el tema de Deep Space Nine y el tema original de Star Trek de Alexander Courage para el encuentro entre Kirk y Picard.

El traje diseñado para una escena de paracaidismo que involucraba a Shatner fue cortado de la película pero posteriormente fue reutilizado en el episodio de Star Trek: Voyager «Extreme Risk».

El sitio web promocional de la película fue el primero jamás creado para publicitar oficialmente una película, y fue visto millones de veces antes del estreno en una época cuando menos de un millón de estadounidenses tenían acceso a internet.