Джей Джей Абрамс отклонил предложение снять третий фильм франшизы Звёздный путь из-за работы над фильмом Звёздные войны: Пробуждение силы (2015). Он стал одним из продюсеров фильма Стартрек: Бесконечность (2016), а предложение стать режиссёром сделали Роберто Орси — одному из авторов сценария в первых двух фильмах перезапущенной франшизы. Так получилось, однако, что в декабре 2014 года Орси уступил кресло режиссёра Джастину Лину.

В августе 2014 года компания Paramount Pictures официально объявила о переносе даты выхода фильма на экраны. Новая дата совпала с 50-летней годовщиной создания Джином Родденберри (1921-1991) Звёздного пути (1966-1969).

Это первый фильм франшизы Звёздный путь, не снятый на 35-мм плёнку.

Один из авторов сценария Саймон Пегг ещё в 2007 году сообщил в Шоу Грэма Нортона, что работает над сценарием этого фильма. 19 мая 2015 года он заявил на собственном сайте, что фильм будет называться Стартрек: Бесконечность.

Это первый фильм франшизы Звёздный путь, который снимали в основном не в Голливуде, а в Ванкувере (провинция Британская Колумбия, Канада). Там в студии были с нуля воссозданы все декорации, включая внутреннее убранство звездолёта Энтерпрайз.