Nadat Star Trek: Deep Space Nine was afgelopen en met Voyager gepland om af te sluiten, vroeg Paramount Rick Berman en Brannon Braga om een nieuwe serie te creëren, en zij kozen ervoor deze een eeuw voor The Original Series in te stellen in plaats van verder te gaan in de 24ste eeuw, om nieuwe, ononderzochte delen van de Star Trek-tijdlijn te verkennen.
Fans speculeerden online dat de nieuwe serie zou gebaseerd zijn op Starfleet Academy of de avonturen van Hikaru Sulu, maar de producers onthulden dat het Academy-idee nooit serieus werd overwogen en hielden het werkelijke concept geheim.
Het oorspronkelijke plan was dat het hele eerste seizoen grotendeels op Aarde zou plaatsvinden terwijl de Enterprise werd voltooid, maar studio-executives wezen dit af en het idee werd teruggebracht tot alleen de pilotaflevering, 'Broken Bow.'
De producers wilden de serie aanvankelijk rechtstreeks aan The Original Series koppelen door van het Vulkanische personage T'Pau (uit de aflevering 'Amok Time') een hoofdpersonage te maken, maar zij werd in plaats daarvan omgevormd tot een origineel personage, T'Pol.
De serie liet het 'Star Trek'-voorvoegsel in de eerste twee seizoenen vallen en werd eenvoudig 'Enterprise' genoemd, totdat executives van Paramount Television eisten dat het vanaf de derde-seizoen-aflevering 'Extinction' Star Trek: Enterprise zou worden genoemd om weer contact te maken met franchise-fans.
Dominic Keating en John Billingsley maakten volgens zeggen onmiddellijk indruk op het castingteam, waarbij producers opmerkten dat zij meteen geschikt waren voor hun rollen; Keating had eerder auditie gedaan voor Voyager maar werd gereserveerd voor een toekomstige hoofdrol.
Linda Park werd gecast als Hoshi Sato zonder auditie, gebaseerd op haar optreden in een scène uit de WB-serie Popular naast medespeler Anthony Montgomery, hoewel het personage oorspronkelijk ouder was ingesteld.
Het casten van Scott Bakula als Captain Archer duurde het langst vanwege uitgebreide contractonderhandelingen, en Berman gaf later toe dat de producers geen noodplan hadden als Bakula de rol zou hebben afgeslagen.
Jolene Blalock en Marjorie Monaghan waren finalisten voor de rol van T'Pol, waarbij Braga zei dat de producers een 'Kim Cattrall-type' zochten; Blalock, een fan van Star Trek voor het leven van wie Spock het favoriete personage was, werd gecast ondanks dat haar agents aanvankelijk vroege auditie-verzoeken afwezen.
Er waren langdurige geruchten dat William Shatner zou gastoptreden; een voorstel hield in dat hij zijn Mirror Universe Captain Kirk opnieuw zou spelen via een herwerkt 'tantalus field'-achtergrondverhaal, terwijl producers tegengesteld waren met een idee voor hem om een in de tijd verdreven Enterprise-chef die Kirk imiteert te spelen, maar geen van beide concepten werd gebruikt, wat leidde tot de tweeledige aflevering 'In a Mirror, Darkly.'
De serie werd gefilmd op het Paramount-terrein op podia 8 en 9, die sinds het verlaten project Star Trek: Phase II uit de jaren zeventig Star Trek-sets hebben gehuisvest, terwijl de permanente bridge-, engine room- en armory-sets op podium 18 werden gebouwd, dat nooit eerder voor een Star Trek-productie was gebruikt.
Ongeveer 130 tot 150 crewleden werkten aan de constructie van de sets voor de pilot, wat daalde tot slechts 20 tot 25 crewleden zodra de show in regelmatige serieproductie ging.
Vanaf het vierde seizoen schakelde Enterprise over van traditionele 35mm-film naar digitaal filmen op een Sony HDW-F900 CineAlta-camera met behulp van Sony's CineAlta 24P-technologie, een ongewoon geavanceerde keuze voor een televisieserie van dat moment, eensgezind besloten door de drie executive producers en de cinematograaf.
Het themalied, 'Faith of the Heart' (hernoemd tot 'Where My Heart Will Take Me'), was een cover van een Rod Stewart-nummer dat oorspronkelijk op de soundtrack van de film Patch Adams uit 1998 stond, uitgevoerd voor de serie door de Britse tenor Russell Watson; de keuze veroorzaakte een tegenreactie van fans, inclusief een online petitie en een protest buiten Paramount Studios.
Voordat 'Faith of the Heart' werd gekozen, was 'Beautiful Day' van U2 gebruikt als een tijdelijk aanduidingsnummer op testrollen voor de openingssequence.
De openingstitelsequence, geïnspireerd door een illustratie van John Eaves die echte en fictieve vaartuigen de Aarde verlaten afbeeldt, bevat werkelijke voertuigen zoals de fregat HMS Enterprise, de Wright Flyer III, de Spirit of St. Louis, de Space Shuttle Enterprise en de Mars rover Sojourner naast de Phoenix (het eerste warp-schip van de Aarde uit Star Trek: First Contact) en de NX-01 Enterprise.
De tweeledige aflevering 'In a Mirror, Darkly' gebruikt een volledig andere openingstitelsequence dan de rest van de serie, wat de militaristische, veroverings-gedreven thema's van het Mirror Universe weerspiegelt.
De pilotaflevering 'Broken Bow' trok 12,5 miljoen kijkers op zijn eerste UPN-uitzending, maar de kijkcijfers daalden gedurende het eerste seizoen ondanks cross-promotie met Buffy the Vampire Slayer en Roswell.
UPN annuleerde de serie in februari 2005 na vier seizoenen, waarmee een ononderbroken run van 18 jaar nieuwe Star Trek-televisieepisodes eindigde; het annuleringsnieuws werd aan cast en crew medegedeeld tijdens de zesde dag van opnames van de aflevering 'In a Mirror, Darkly.'
Een fancampagne via de website TrekUnited.com haalde 32 miljoen dollar op in een poging om een vijfde seizoen te financieren, maar de inspanning mislukte uiteindelijk en de donaties werden terugbetaald.
Showrunner Manny Coto was begonnen met het ontwikkelen van een mogelijk vijfde seizoen vóór de annulering, inclusief plannen om het terugkerende Andoriaanse personage Shran (Jeffrey Combs) als serieregulier in te voeren en een aflevering genaamd 'Kilkenny Cats' die de Kzinti-soort van Larry Niven uit zijn Known Space-romans zou hebben getoond.
