Marlon Brando desiderava interpretare il villain Tolian Soran e lo comunicò al produttore Rick Berman, ma fu rifiutato dalla produzione per le sue eccessive richieste economiche.

Malcolm McDowell chiese che il suo personaggio non avesse tratti alieni per evitare lunghe sedute di trucco, e apprezzò particolarmente l'aspetto con capelli a punta e abiti neri.

Leonard Nimoy e DeForest Kelley rifiutarono di riprendere i ruoli di Spock e McCoy: Nimoy riteneva che ci fossero problemi nella sceneggiatura e che il ruolo di Spock fosse superfluo, così le loro battute furono riassegnate a Doohan e Koenig.

Quando Whoopi Goldberg arrivò sul set chiese subito di vedere Nichelle Nichols, sorpresa di scoprire che l'attrice che interpretava Uhura non era nel film, poiché i fan aspettavano da anni di vedere insieme Uhura e Guinan.

Leonard Nimoy rifiutò anche l'offerta di dirigere il film, che fu poi affidata a David Carson, regista già noto per episodi della serie TV ma senza esperienza in lungometraggi.

Gli sceneggiatori Ronald D. Moore e Brannon Braga, convocati da Rick Berman, temevano inizialmente che la serie The Next Generation fosse stata cancellata, mentre in realtà venivano incaricati di scrivere il film.

Gli autori presero in considerazione l'idea di contrapporre i due equipaggi in un conflitto diretto, ispirandosi all'immagine di un poster con le due Enterprise in combattimento, ma abbandonarono l'idea non riuscendo a trovare una spiegazione plausibile.

La morte di Kirk fu decisa dopo che l'idea di uccidere un membro del cast di The Next Generation venne scartata; qualcuno propose allora di far morire Kirk, e sia lo studio che William Shatner accettarono la proposta senza troppe obiezioni.

Patrick Stewart suggerì che la tragedia personale di Picard fosse la perdita dell'intera famiglia anziché un semplice infarto del fratello, per dare più impatto emotivo alla storia.

Le riprese della cerimonia di promozione sulla holodeck furono girate a bordo della Lady Washington, una replica a grandezza naturale della prima nave a vela americana ad aver visitato il Giappone, ancorata a Marina del Rey.

Le scene del climax finale furono girate per otto giorni su un altopiano nella Valley of Fire in Nevada, con cast e troupe costretti a scalare 160 piedi con corde di sicurezza sotto un caldo di 43°C, particolarmente difficile per Shatner che indossava un costume di lana.

Dopo reazioni negative del pubblico test alla morte originale di Kirk (colpito alle spalle da Soran), la scena fu riscritta e rigirata in due settimane facendolo invece sacrificarsi saltando su una passerella rotta, facendo lievitare il budget a 35 milioni di dollari.

La nastro di energia del Nexus fu concepito da ILM come uno strappo tra universi pieno di energia caotica, ispirandosi a immagini dei campi magnetici di Urano fornite dal Jet Propulsion Laboratory.

Per il modello dell'Enterprise-D, distrutto nel film separandosi in sezione a disco e sezione motrice, fu recuperato dal magazzino il modello originale di 1,8 metri costruito da ILM per la serie TV, poi ripulito e ridipinto in grigio 'battleship' al posto del verde-blu che non rendeva bene sul grande schermo.

Il compositore Dennis McCarthy divenne il primo compositore di Star Trek a lavorare sia sulla serie TV che sul film, fondendo nel tema dell'incontro tra Kirk e Picard il suo motivo per Picard, note dal tema di Deep Space Nine e il tema originale di Alexander Courage.

Il sito web promozionale del film fu il primo a pubblicizzare ufficialmente una pellicola cinematografica, ottenendo milioni di visualizzazioni in un'epoca in cui meno di un milione di americani avevano accesso a internet.

Una versione pirata della sceneggiatura, che rivelava la morte di Kirk, circolò prima dell'uscita del film; James Doohan ne confermò l'autenticità durante una convention nel marzo 1994.