| Carattere | Attore |
|---|---|
| James T. Kirk | William Shatner |
| Spock | Leonard Nimoy |
| Leonard McCoy | DeForest Kelley |
| Nyota Uhura | Nichelle Nichols |
| Montgomery Scott | James Doohan |
| Hikaru Sulu | George Takei |
| Pavel Chekov | Walter Koenig |
Personaggi ricorrenti
| Carattere | Attore |
|---|---|
| Christopher Pike | Jeffrey Hunter |
| Numero Uno | Majel Barrett |
| Sarek | Marco Lenard |
| Amanda Grayson | Jane Wyatt |
| Scotty | James Doohan |
| Uhura | Nichelle Nichols |
| Chekov | Walter Koenig |
| Sulu | George Takei |
Guest Star
| Carattere | Attore |
|---|---|
| Il Capitano Gorn | Bill Erwin |
| Tenente Janice Rand | Grazia Lee Whitney |
| Tenente Ayelborne | Davide Anima |
| Tenente Leslie | Eddie Paskey |
| Tenente DeSalle | Michele Ansara |
| Tenente comandante McGivers | Ron Howard |
| Tenente Riley | Michele Foresta |
| Comandante Kor | Giovanni Colicos |
| Kan | Michele Ansara |
| Kodos il boia | Leonard Nimoy |
| Khan Noonien Singh | Ricardo Montalbán |
| Harry Mudd | Roger C. Carmelo |
| Silvia Tilly | Maria Wiseman |
| Michael Burnham | Sonequa Martin-Verde |
| Ash Tyler | Shazad Latif |
| Paolo Stamets | Antonio Rapp |
| Jett Reno | Tig Notaro |
Caratteri aggiuntivi
| Carattere | Attore |
|---|---|
| Yeoman Rand | Grazia Lee Whitney |
| Cappella dell'infermiera | Majel Barrett |
| Guardiamarina Cechov | Walter Koenig |
| Guardiamarina Sulu | George Takei |
| M'Benga | Booker Bradshaw |
| Arex | Ted Cassidy |
| Balok | ClintHoward |
| Elena di Troio | Francia Nuyen |
| Leila Kalomi | Majel Barrett |
| Losira | Susan Oliver |
| Miramanee | Barbara Luna |
| Shahna | Yvonne Craig |
| Vina | Susan Oliver |
| Zarabeth | Marj Dusay |