В далёком будущем Земля становится членом межпланетного союза. Дальние космические перелёты уже не являются чем-то немыслимым, поэтому исследовательские корабли отсылаются во все уголки космоса. Забавный и немного своеобразный Эд Мерсер всегда мечтал стать капитаном, и у него неожиданно появляется такая возможность. Его назначают капитаном на исследовательский корабль Орвилл, где его уже ждёт разношёрстная команда, состоящая не только из Землян. Экипаж должен летать по космосу, изучать новые планеты и расы, а также помогать тем, кто в этом нуждается. Эд безумно рад своему назначению, но праздник ему омрачает одна незначительная деталь – его первым помощником становится бывшая жена, с которой у него сложились довольно непростые отношения.
Экипажу периодически приходится наблюдать за громкими ссорами и выяснением отношений между капитаном и первым помощником. Но, несмотря на это, все стараются оставаться профессионалами, хотя среди команды находятся и довольно забавные персонажи, способные совершить какой-нибудь глупый поступок. Орвилл путешествует по далёким и ещё не изученным мирам, поэтому Эду и его людям придётся знакомиться с новыми цивилизациями и сражаться с опасными врагами. Героев ждут самые невероятные и непредсказуемые приключения. Чтобы выжить, им придётся действовать сообща, но сделать это будет непросто, учитывая, насколько необычный собрался экипаж.