События сериала разворачиваются в двадцать пятом веке, когда технологический прогресс сделал полёты на дальние расстояния в космосе доступными для людей, а встреча с инопланетными формами жизни навсегда изменила ход истории. Капитан Эд Мёрсер был многообещающим офицером флота Земли в составе Межпланетного союза и руководство пророчило ему большое будущее в виде командования собственным большим судном в обозримом будущем.
Измена любимой жены Келли Грэйсон с инопланетянином поствила крест на карьере и репутации Эд, впавшего в депрессию на целый год, чтобы периодически появляться на работе в нетрезвом виде даже не в состоянии руководить командой. Когда количество нуждающихся в капитанах кораблей неумолимо растёт, Мёрсеру предлагают возглавить экипаж средненького исследовательского судна Орвилл, чтобы вести их навстречу межгалактическим приключениям.
Проблемы начинаются с назначением нового первого офицера, которым оказывается Келли. Эд и не догадывается, что именно она помогла ему получить эту должность и встать вновь на ноги. Двое решают забыть старые обиды ради выполнения своих обязанностей и остаться друзьями, но на этом неприятности не заканчиваются. У Орвилла впереди много передряг и проблемы поджидают на каждом углу как за пределами судна, так и внутри него.
