Pojawiły się także trzy spośród najważniejszych ras kosmitów – Wolkanie, Klingoni i Romulanie.
W tym sezonie w czołówce wymienianych jest dwóch aktorów (William Shatner jako Kirk i Leonard Nimoy jako Spock), natomiast trzon obsady tworzą oprócz nich również DeForest Kelly (dr McCoy), James Doohan (Scotty), Nichelle Nichols (Uhura) i George Takei (Sulu). W pierwszych kilku odcinkach zbliżony status miała również Grace Lee Whitney jako chorąży Rand.
Sezon 2. Wiele odcinków drugiego sezonu Star Trek zawiera elementy rozbudowujące stworzone wcześniej portrety głównych bohaterów. Szczególnie dużo nowego dowiadujemy się o Spocku, ale w mniejszym stopniu dotyczy to również kapitana Kirka. Bardzo ważnym wątkiem sezonu, zwłaszcza w jego drugiej połowie, jest znaczenie Pierwszej Dyrektywy, najwyższego prawa Gwiezdnej Floty. Kolejne odcinki wyjaśniają sens tej surowo przestrzeganej zasady i pokazują skutki sytuacji, gdy jest łamana.