William Shatner si è allenato quotidianamente con aerobica e pesi durante la ripresa, svegliarsi alle 4 del mattino ogni giorno per conciliare i doveri di attore e regista, indipendentemente da quando era addormentato.

Sean Connery era stato proposto originariamente per il ruolo di Sybok, ma era occupato con "Indiana Jones e l'Ultima Crociata"; il pianeta mitico Sha Ka Ree è stato nominato in suo onore.

Shatner ha scoperto Laurence Luckinbill per caso mentre guardava la televisione tardi di notte e lo ha visto recitare nel ruolo di Lyndon B. Johnson; quando ha chiamato per offrirgli il ruolo, Luckinbill ha accettato immediatamente.

L'attore Todd Bryant stava giocando a ping pong a una festa in spiaggia quando un direttore di casting gli ha offerto il ruolo del capitano Klingon Klaa.

La storia originale di Shatner era ispirata dai televangelisti; trovava questi personaggi "ripugnanti, stranamente orribili, eppure assolutamente affascinanti" per il modo in cui convincevano gli altri che Dio parlasse direttamente a loro diventando ricchi.

Gene Roddenberry, Leonard Nimoy e DeForest Kelley si sono opposti alla premessa che i loro personaggi tradissero Kirk, spingendo il team a riscrivere il copione più volte per soddisfare le loro obiezioni.

Durante le riprese nel deserto del Mojave con temperature di 43 °C, Shatner "ha ceduto", insultando il capo elettricista e ignorando le richieste di tempo di preparazione aggiuntivo; gli ha poi definito il ritmo dei debolezza degli attori extra "lo shuffle di Sybok".

Industrial Light & Magic non era disponibile poiché i suoi migliori tecnici erano occupati con "Indiana Jones e l'Ultima Crociata" e "Ghostbusters II"; la produzione ha dovuto utilizzare la società di Bran Ferren, con un budget iniziale di 4 milioni di dollari che è salito a 33 milioni quando Shatner ha richiesto modifiche costose.

La creatura "Rockman" finale—un costume in lattice di gomma che doveva soffiare fuoco—ha subito guasti meccanici nell'ultimo giorno delle riprese in location; il fuoco si è fermato e il vento ha disperso il fumo, lasciando solo "un ragazzo in un costume di gomma sciocco".

Jerry Goldsmith, compositore di "Star Trek: The Motion Picture", è tornato a comporre il tema per "The Final Frontier" e ha integrato le note di apertura originali della serie televisiva nel tema principale, causando confusione tra i fan di "Star Trek: The Next Generation" che non conoscevano l'origine della musica.

Il film ha avuto l'incasso di apertura più alto di qualsiasi film Star Trek fino a quel momento, con 17,4 milioni di dollari nel fine settimana di apertura, ma il suo incasso è crollato del 58% nella seconda settimana.

Secondo il produttore, il film "ha quasi ucciso il franchise"; il successivo capitolo "Star Trek VI: The Undiscovered Country" ha ricevuto una ricezione molto più positiva.