2017- L'histoire se déroule autour d'un vaisseau d'exploration de classe moyenne, nommé l'USS Orville, et de son équipage. Au 25e siècle, la Terre fait partie de l'Union Planétaire : une civilisation étendue, avancée et surtout pacifique, possédant une flotte de 3.000 vaisseaux. Parmi eux, le Orville, un vaisseau spatial dirigé par le capitaine nouvellement nommé Ed Mercer. Celui-ci se fait imposer comme second son ex-femme, qu'il tentait d'oublier depuis leur rupture. ...
L'équipage de l'Orville part secourir Gordon, qui a été accidentellement envoyé dans le passé, en 2015. Lors de leur voyage, ils prennent le risque de conséquences définitives sur leur présent.