Lorsque la Paramount travaillait encore sur l'idée d'une nouvelle saison de Star Trek, elle craignit un temps que William Shatner ne demande une augmentation de salaire pour continuer à interpréter le Capitaine Kirk. Le personnage du Capitaine Decker fut alors créé pour devenir le nouveau rôle principal au cas où le Capitaine Kirk ne disparaisse du script. Si cela n'apparaît pas dans le film, il est clairement expliqué dans le scénario que le Capitaine Decker est le fils du Commandant Matthew Decker qui se suicide dans l'épisode 6 de la deuxième saison, "La Machine infernale" (The Doomsday Machine).
L'actrice Persis Khambatta fut très émue de devoir se raser la tête pour les besoins de son rôle. Elle garda un moment ses cheveux coupés dans une boîte et demanda même à Gene Roddenberry de prendre une assurance au cas où ses cheveux ne repousseraient pas.
Au vu du phénomène Star Trek (1966-1969), la Paramount projeta de l'adapter au cinéma et opta pour une histoire intitulée "La Planète des Titans", à partir de laquelle on écrivit un scénario. Mais c'est à ce moment qu' explose La Guerre des étoiles (1977, George Lucas) et le studio, qui pensait qu'il n'y avait pas de place pour un autre film de science-fiction, abandonna le projet. Celui-ci refit surface en août 1977 après la lecture d'une histoire de Gene Roddenberry qu'Alan Dean Foster réécrivit pour Star Trek. Harold Livingston enfin, y travailla pour en faire un scénario. La production faisait alors croire à l'élaboration d'une nouvelle saison de Star Trek et sollicita même des idées pour le pilote de la série. Le secret fut gardé jusqu'en mars 1978, une fois les contrats renégociés avec les intervenants du film.