Alors que sa carrière est sur le déclin Ed Mercer se voit confier le commandement du vaisseau U.S.S Orville par la Fédération. Il espère bien ouvrir ainsi une nouvelle page de sa vie. Avec son équipage il s'apprête à effectuer de nombreuses missions et à vivre de multiples aventures. Mais il n'avait pas prévu que son officier en second ne serait autre que… son ex-femme qui l'avait trompé alors qu'ils étaient encore mariés.