Les nuages gazeux qui constituent les nébuleuses créent de superbes panoramas sur la toile de fond du vide intersidéral. Les nébuleuses sont des régions de l'espace dans lesquelles la densité moyenne des gaz ou des poussières interstellaires est supérieure à la normale, et donc visible à l'oeil nu. Dix pour cent environ de la masse totale de la Galaxie de la Voie lactée flottent librement entre les étoiles sous la forme d'atomes et de molécules de gaz, voire parfois de grains de poussière (on compte en moyenne un atome de gaz par centimètre cube d'espace, et un grain de poussière pour cent mille mètres cubes).

Sous l'effet de la force gravitationnelle, la matière interstellaire se rassemble progressivement en de colossaux amas, les nuages moléculaires géants, qui conduisent à la formation de certains types de nébuleuses.

Les nébuleuses à émission produisent de la lumière dont la coloration dépend de la composition des gaz constitutifs de la nébuleuse. L'hydrogène (substance chimique la plus abondante de la galaxie) émet une lueur rouge.

La nébuleuse de Type 11 étudiée en 2293 par l'USS Excelsior NCC-2000 et baptisée « Nébuleuse Azur », est riche en sirillium. L'oxygène émet une lumière verte, uniquement dans l'environnement extrêmement raréfié de l'espace et les astronomes Terriens du XIXe siècle qui observèrent les premiers cette lumière verte l'attribuèrent à une substance inconnue d'eux, à laquelle ils donnèrent le nom de « Nébulium ».

Les nébuleuses à émission se subdivisent en plusieurs catégories.

Dans un nuage moléculaire, les gaz continuent de s'effondrer sur eux-mêmes en formant des étoiles. Certaines de ces étoiles, huit fois plus massives que le Soleil de la Terre, produisent des doses gigantesques de rayons ultraviolets qui arrachent des électrons aux atomes d'hydrogène proches (ainsi ionisés, ils sont notés « H2 »). En se recombinant avec des noyaux d'hydrogène, ces électrons émettent une lueur rouge caractéristique.

La plupart des grandes nébuleuses à émission forment des régions « H2 ». A la fin de la vie d'une étoile de faible masse, ses couches gazeuses externes sont soufflées dans l'espace. Le noyau dense et extraordinairement chaud de l'étoile mourante émet d'énormes quantités d'UV.

Les gaz créent alors des nébuleuses dites « planétaires », qui brillent pour différentes raisons, l'une d'elles étant que des particules à haute énergie créées par l'explosion entrent en collision avec des gaz, l'excitation résultante se traduisant par une émission lumineuse, une autre est que les gaz projetés dans l'espace se heurtent aux gaz plus lents des nuages intermédiaires, suscitant des ondes de choc qui excitent les gaz.

Les étoiles de masse importante explosent de façon spectaculaire, les vestiges de ces supernovae forment également des nébuleuses.

En 2370, Geordi La Forge se sert d'un tel phénomène pour produire des vertions, ces particules sont nécessaires à la survie d'une entité vivante émergente qui évolue au sortir de l'ordinateur principal de l'USS Enterprise NCC-9709-D.

Par ailleurs, les concentrations de gaz et de poussières peuvent être telles que la lumière des étoiles ou des gaz luminescents qui se trouvent derrière ces nébuleuses ne parvient pas à les traverser. Ces nébuleuses obscures, qui finiront par devenir des régions H2 quand des étoiles se formeront en leur sein, ne doivent pas être confondues avec des nébuleuses de matière obscure, telle Mar Oscura, amas de matière exotique qui interagissent à peine avec les radiations électromagnétiques, mais leurs interactions avec la matière normale, et notamment avec les spationefs, est quant à elle fort dangereuse.

Les étoiles de faible masse, sans doute incapables de susciter des régions H2 autour d'elles, peuvent créer des nébuleuses par réflexion (nuées de gaz dans lesquelles les poussières réfléchissent la lumière des étoiles dans toutes les directions).

La jeune étoile qui illumine le nuage est souvent entourée d'un épais disque de poussières où se forment des planètes.

La lumière ne peut s'échapper que dans deux directions opposées, de sorte que l'illumination prend une forme de sablier.

Pour l'heure, les explorations de Starfleet ont permis d'identifier dix-sept types de nébuleuses et bien d'autres restent certainement à découvrir.