Сценаристы Роберто Орси и Алекс Куртцман объяснили, что дилеммой для сиквела был выбор — столкнуть экипаж с новым злодеем или же сделать «исследовательский научно-фантастический сюжет», как в сериале «Звездный путь» (1966-1969).
По словам Джей Джей Абрамса понятие путешествия во времени, которое было в предыдущем фильме, использовалось преднамеренно, для того чтобы иметь больший простор для работы над новыми фильмами: «То, что теперь мы не зависим от временного периода, позволяет нам использовать любые моменты прошлого, либо же придумывать совершенно новые для создания сюжета».
Хейли Этвелл и Тереза Палмер пробовались на роль Кэрол Маркус.
Бенисио Дель Торо предлагали роль Джона Харрисона, но в итоге актер отказался из-за денежных вопросов. Затем на эту роль рассматривались Демиан Бичир, Эдгар Рамирес и Хорди Молья, но в итоге она досталась Бенедикту Камбербэтчу.
Студия Paramount Pictures попросила режиссера Джей Джей Абрамса снять фильм в 3D. Однако Абрамс хотел снимать в 2D на пленку, используя камеры IMAX. В итоге они пришли к компромиссу, и результатом стало то, что этот фильм стал первым в истории кино снятым в IMAX-формате, а затем преобразованным в 3D на стадии пост-продакшна.
Это второе появление Питера Уэллера в фильмах серии «Звездный путь». Он ранее снимался в качестве приглашенной звезды в сериале «Звездный путь: Энтерпрайз» (2001-2005).
Бенедикта Камбербэтча Джей Джей Абрамсу рекомендовал его сопродюсер по фильму «Супер 8» (2011) — Стивен Спилберг, который работал вместе с Камбербэтчем в фильме «Боевой конь» (2011).
Питер Уэллер ранее снимался в фильме «Приключения Бакару Банзая в восьмом измерении» (1984) вместе с бывшим злодеем из «Звездного пути» — Кристофером Ллойдом, а также в фильме «Робокоп» (1987) вместе с другими «ветеранами» серии — Ронни Коксом, Кертвудом Смитом и Мигелем Феррером.
Бенедикт Камбербэтч стал широко известен благодаря своей роли в сериале «Шерлок» (2010). Леонард Нимой играл Шерлока Холмса в сценических постановках в 1970-х, и даже упоминает этот факт в фильме «Звездный путь 6: Неоткрытая страна» (1991), ссылаясь на логику Холмса, говоря: «когда вы исключаете невозможное, то, что остается, обычно маловероятно, но должно быть правдой». Так же Кристофер Пламмер исполнял роль Холмса и произносил его фирменную фразу: «Ставки сделаны» (The game`s afoot). Еще Нимой записывал песню в 1970-х — «The Ballad of Bilbo Baggins» (Баллада о Бильбо Бэггинсе), а Камбербэтч озвучивал дракона Смауга в фильме «Хоббит: Пустошь Смауга» (2013), в котором его коллега по сериалу «Шерлок» (2010) — Мартин Фриман — сыграл Бильбо Бэггинса.
Бенедикт Камбербэтч записал видео ролик для кинопроб на кухне своего лучшего друга при помощи iPhone.
Из всех предлагаемых названий для фильма, включая и шуточные, сценаристу Дэймону Линделофу больше всего понравилось: «Звездный путь: Трансформеры 4». Он сказал: «Технически мы без проблем можем исполнить и это».
Майкл Дорн, который ранее играл клингонского лейтенанта Ворфа, на момент начала съемок приглашался на роль офицера. Но в конечном итоге создатели фильма решили не смешивать старый и новый актерский состав из серии фильмов «Звездный путь».
Сценаристы для вдохновения изучали научно-фантастические романы Артура Ч. Кларка и Ларри Найвена.
Это первый раз, когда фильм серии «Звездный путь» снимался за пределами США. Были съемки для сцен со спецэффектами в Исландии.
В фильме Джон Харрисон дает Джеймсу Т. Кирку пространственные координаты 23174611. Это координаты орбиты одного из спутников Юпитера.
Брюс Гринвуд и Питер Уэллер озвучивали героев DC Comics — Брюса Уэйна / Бэтмена: Гринвуд в мультфильме «Бэтмен: Под колпаком» (2010) и сериале «Юная Лига Справедливости» (2010), а Уэллер в «Темный рыцарь: Возрождение легенды. Часть 1» (2012).
Коллекция моделей на столе адмирала Маркуса напоминает галерею старых кораблей «Энтерпрайз» из «Звездный путь: Фильм» (1979). В обеих коллекциях есть шаттл НАСА и «XCV 330 USS Энтерпрайз» (корабль с кольцами вокруг его корпуса). Также среди моделей присутствует «NX-01 Энтерпрайз» из сериала «Звездный путь: Энтерпрайз» (2001-2005).
Эпизодическую роль транспортного сотрудника в фильме сыграл Кристофер Дуэн — сын «ветерана» серии — Джеймса Дуэна.
Когда клерк из Лос-Анджелеса привёз Бенедикту Камбербэтчу сценарий, чемодан с рукописью был пристёгнут к его руке наручником.
Подбитый корабль Маркуса на своем пути снес знаменитую тюрьму Алькатрас. Что интересно, Джей Джей Абрамс был исполнительным продюсером сериала «Алькатрас» (2011).
