Die Föderation ist für ihre erfolgreiche Forschung, Diplomatie und Koexistenz mit anderen Spezies und Mächten bekannt. Zur Erforschung des Weltraums und der Verteidigung der Mitgliedswelten der Föderation, wurde die Sternenflotte ins Leben gerufen.

22. bis 25. Jahrhundert
Das Sternenflotten-Kommando (auch: Flotten-Kommando, Raumflotten-Kommando, Oberstes-Kommando oder Starfleet Command) mit seinem Hauptsitz in San Francisco im irdischen Kalifornien ist die für interstellare Forschung und Verteidigung zuständige Organisation der Föderation.

Diese Streitkräfte ersetzen das Militär der Mitgliedswelten, wie zum Beispiel die irdische Sternenflotte. Die Schiffe werden einheitlich konstruiert und die Mannschaften in den Sternenflotten-Akademien aus- oder fortgebildet. Die Raumschiffe der Sternenflotte dienen vor allem der Erforschung des Weltraums und dem Schutz der Mitgliedswelten. Sie sind wissenschaftlich ausgerüstet und die Besatzung entsprechend ausgebildet. Die typischen Sternenflottenschiffe haben eine Form mit Untertassen- und Antriebssektion, sowie seitlich angebrachten Warpgondeln. Die erste Raumstation der Sternenflotte ist Sternenbasis 1, sie wird im 23. Jahhundert kurzzeitig von den Klingonen besetzt, jedoch wiederhergestellt und weiter ausgebaut. Ihre Basis bilden Habitate, die während des 3. Weltkriegs von der Erde in den Weltraum geschafft wurden, um die Natur des Planeten zu retten. Da die Wälder nach dem Krieg jedoch zu groß waren, um sie zurückzuholen, verblieben sie im Weltraum.
Die aus dem 23. bekannte Raumstation wird schließlich zum Sternenflottenmuseum und im 25. Jahrhundert ist an ihrer Stelle eine neue, moderne und noch größere Raumstation.

Nach der gravierenden Niederlage bei Wolf 359 im jahre 2367 gegen die Borg, beschloss die Sternenflotte ihre auf Defensive und auf Forschung ausgerichteten Schiffe künftig durch reine Kriegsschiffe zu ergänzen. Diese Schiffe besitzen nur minimale Ausstattungen zur Forschung und lassen keine Familien an Bord zu, wie Beispielsweise bei Schiffen der Galaxy-Klasse. Ein Resultat dieser Entwicklung war die Defiant.

Nach der Rückkehr der Voyager, welche mit Technologie aus der Zukunft und von den Borg aufgerüstet war, sowie durch die Ergebnisse der Erforschung eines Borgkubus durch die Romulaner, beginnt die Sternenflotte zum Beginn des 25. Jahrhunderts Raumschiffe mit auf Borgtechnologie basierenden Systemen zu bauen.

Die Mission der Sternenflotte, fremde Welten, neue Lebensformen und Zivilisationen zu entdecken, wird durch die Direktiven geregelt. Die Oberste Direktive verbietet jede Einmischung in die normale Entwicklung einer Zivilisation. Als Folge ist der erste Kontakt mit anderen Spezies sehr wichtig für die Föderation.

In den Romanen erfährt man, dass wenn eine Welt der Föderation beitritt das Militär dieses Volkes nach und nach in die Sternenflotte integriert, beziehungsweise ersetzt, was in den Filmen und Serien so nie eindeutig erklärt wurde. Die Raumschiffe werden ab diesem Zeitpunkt einheitlich konstruiert und die Mannschaften in den Sternenflotten-Akademien ausgebildet.

Im 32. Jahrhundert
Etwa 2959 geht das Dilitium zuneige. Als dann gegen 3069 "der Brand" sämtliche aktiven Warpkerne innerhalb der Föderation und damit die Schiffe und Stationen der Sternenflotte vernichtet, scheint die Föderation zu zerfallen.
Föderation und Sternenflotte schaffen sich einen neuen gemeinsamen Sitz auf einer Raumstation, welche in einem riesigen Tarnfeld versteckt ist. Das Tarnfeld selbst wird von den anwesenden Sternenflottenschiffen aufrechterhalten. Man hat jedoch durch den Dilitiummangel im 32. Jahrhundert in der Regel kaum Kontakt zu vielen der ehemaligen Föderationswelten.

Fünf Monate, nachdem 3189 der Brand aufgeklärt und ein erneutes Auftreten ausgeschlossen werden konnte und Frieden mit der Smaragdkette herrscht, ist man dabei die Föderation und Sternenflotte neu aufzubauen. Die Raumstation, auf der die Sternenflotte und Föderation ihren derzeitigen Hauptsitz haben, wird nicht länger getarnt.

Es soll wieder die Aufgabe des Erforschens in den Fokus gerückt werden, dazu wurde das Archer Raumdock gebaut, um bestehende Schiffe aufzurüsten und eine neue Generation an Raumschiffen zu bauen. Es werden neue Technologien entwickelt, um sich aus der Abhängigkeit von Dilitium zu befreien, darunter ein neuer Sporenantrieb und einen Pathway Antrieb, der in der Voyager-J getestet werden soll. Ebenfalls wird die Sternenflottenakademie nach 125 Jahren und somit zum ersten Mal seit dem Brand wiedereröffnet. Die Sternenflotte braucht Personal und die neuen Kadetten und Offiziere müssen das Zusammenarbeiten mit anderen Spezies nach der langen Isolation erst wieder lernen. Dazu greift man auch auf die Expertise der Discovery Offiziere zurück.