События происходят в далёком будущем, через 400 лет от нашего времени. В центре внимания — исследовательский космический корабль «Орвилл», состоящий на службе в межзвёздном флоте Земли. Команда, собранная из самых разных личностей, будет сталкиваться с многочисленными испытаниями как в открытом космосе, так и внутри самого корабля.