Ed est promu commandant du vaisseau Orville. Il fait connaissance avec son équipage. Mais l'amiral lui annonce que son premier officier, nommé peu après le départ du vaisseau, n'est autre que son ex-femme. Leur mission : apporter des provisions sur la station scientifique Epsilon 2. Mais tout ne se passe pas comme prévu.

L'Orville capte le signal de détresse d'un vaisseau de croisière. Il se trouve que les parents d'Ed sont à bord. Ed et Kelly décident donc d'y aller pour les aider. Mais ce vaisseau était en réalité un leurre : Ed et Kelly sont téléportés dans la cage d'un zoo ressemblant à leur appartement de New York...

Bortus et Klyden veulent que leur enfant femelle soit opérée pour changer de sexe, comme il est coutume de le faire chez les Moclains. Claire refuse, et Ed refuse d'ordonner à Claire de le faire. Les deux Moclain appellent un vaisseau Moclain pour venir chercher leur enfant, mais avant son arrivée, Bortus change d'avis grâce au film d'animation "Rudolph le renne au nez rouge"..

L'Orville croise la route d'un gigantesque vaisseau spatial, mais impossible de savoir ce qu'il y a à l'intérieur sans y entrer. Ed et son équipage se rendent sur place et découvrent un monde immense et verdoyant, peuplé de fermiers croyant la parole de Dorahl, le dieu local...

L'équipage de l'Orville sauve d'une mort certaine le capitaine d'un vaisseau minier. Tandis que Ed tombe sous le charme de la jeune femme, Kelly est persuadée que leur passagère n'a pas dit toute la vérité. De son côté, Gordon tente d'expliquer à Isaac ce qu'est une farce... et doit pour cela, à son corps défendant, payer de sa personne.

Après que l'équipage d'Orville a vaincu une attaque de krill sur une nouvelle colonie, l'Union envoie Ed et Gordon sur une dangereuse mission infiltrée pour infiltrer un navire Krill et obtenir une copie de la Bible Krill, l'Anhkana, afin de mieux comprendre l'ennemi.

Lorsque deux anthropologues de l'Union disparaissent sur une planète semblable à la Terre du XXIe siècle, Ed envoie une équipe dirigée par Kelly pour les retrouver. Mais la mission vire au cauchemar quand l'équipe comprend que le gouvernement et la justice de cette société sont entièrement basés sur un système de vote public pour prendre toutes les décisions...

Ed et l'équipage ont entrepris de sauver le Dr. Finn, ses deux fils et Isaac, après que leur navette ait été jetée dans un espace inexploré et qu'ils atterrissent sur une lune à des années-lumière de l'Orville.

L'Orville est appelé à négocier un traité de paix entre deux cultures en guerre, mais les tensions sont encore plus grandes entre Ed et Kelly quand un visage familier monte à bord du navire. Pendant ce temps, Yaphit déclare son amour pour le Dr Finn avec des résultats surprenants.

Quand un incendie éclate sur l'Orville et qu'un membre d'équipage meurt, Alara commence à se demander si elle est apte à son travail, tout comme des choses inhabituelles et terrifiantes commencent à se produire sur le navire.

Kelly découvre que le lieutenant John Lamarr est plus intelligent qu'il ne le laisse faire. Ainsi, elle pousse Ed à le considérer pour une position de leadership clé sur le navire après que The Orville soit endommagé par une anomalie spatiale mystérieuse causant des effets déchirants à toutes les choses vivantes.

Ed et Kelly reconsidèrent sérieusement de se remettre ensemble. Cependant, alors que Kelley est en mission avec Isaac et Gordon pour enquêter sur les origines d'une étoile inconnue, ils atterrissent soudainement sur une planète d'un autre univers. Kelly prend alors une décision avec des conséquences à long terme imprévues pour la planète, mettant Ed dans une position difficile.