Les moteurs à impulsion des vaisseaux de Starfleet fonctionnent selon le principe de la fusion. Ils ont deux fonctions principales, toutes deux partagées avec les moteurs à distorsion : ils propulsent le vaisseau dans l'espace et alimentent les systèmes du bâtiment. Les moteurs à impulsion projettent les astronefs à des allures infraluminiques.

En opération normale, la pleine vitesse d'impulsion n'atteint qu'un quart de celle de la lumière,; au-delà, des problèmes surviennent. Un déplacement à une vitesse de moitié moindre que celle de la lumière provoque une diminution de 85% de l'efficacité du moteur, et les allures d'impulsion supérieures aux trois quarts de la vitesse de la lumière sont susceptibles de causer des problèmes de relativité. La propulsion à impulsion s'emploie normalement au sein d'un système solaire ou de régions de l'espace telles que des amas noirs et les Badlands, incompatibles avec le champ de distorsion. Le contrôle des moteurs à impulsion est assuré à la fois par des systèmes informatiques automatisés et par les ordres que donne l'équipage.

Les premières versions du moteur à impulsion propulsaient les vaisseaux à des vitesses infraluminiques selonles principes de la physique newtonienne conventionnelle.

A la suite d'expériences menées au début du XXIVe siècle sur les spationefs de Class Ambassador, un système propulsif à bobine est introduit, pour doter les bâtiments ultérieurs de capacités d'accélération appropriées, une bobine espace-temps compacte faisant appel à la fusion doit être employée en association avec le moteur à impulsion car un simple propulseur à réaction newtonienne n'y suffirait pas. En cas d'urgence, une petite quantité d'antimatière est admise dans la chambre de réaction à impulsion pour accroître la puissance.

Sur les vaisseaux de Class Constitution, les moteurs à impulsion sont placés au rebord postérieur du module soucoupe. Sur les spationefs de Class Galaxy, le moteur à impulsion principal est en fait constitué de quatre moteurs groupés à l'arrière du Pont 23 du module technique, le module soucoupe est propulsé par deux moteurs doubles situés à l'arrière du Pont 10. Chacun de ces moteurs comprend une chambre de réaction à impulsion, un accélérateur-générateur, le système propulsif à bobine et le système d'échappement vectorisé.

Sur les vaisseaux de Class Galaxy, le combustible du moteur principal est contenu dans le réservoir de deutérium primaire, dans le module technique. L'entreposage de l'antimatière destinée au moteur principal s'effectue sur les Ponts 41 et 42.

Tous les réservoirs de combustible sont constitués de couches alternées de cortanium 2378 à matrice forcée et d'acier inoxydable. Le combustible du moteur à impulsion de la soucoupe est fourni par trente-deux réservoirs cryogéniques auxiliaires et le stockage de l'antimatière se fait sur le Pont 10.

La chambre de réaction à impulsion est une sphère de six mètres de diamètre dans laquelle est introduit le deutérium et où s'effectue une fusion standard proton-proton. La puissance instantanée produite par une telle chambre de réaction se situe entre 108 et 1011 mégawatts. Un vaisseau de Class Galaxy est généralement doté de quatre modules « chambre de réaction à impulsion » de secours.

En raison de la nature de l'énergie libérée lors du processus de fusion, le système de propulsion à impulsion nécessite un peu plus de maintenance que le système à distorsion, alors même que les moteurs à distorsion sont un million de fois plus énergétiques que les moteurs à impulsion.

Lorsque les moteurs à impulsion sont utilisés pour propulser le vaisseau, la vélocité du plasma est accrue et il est canalisé vers les dispositifs propulsifs spatio-temporels. Lorsqu'ils servent uniquement à la production d'énergie, le plasma est orienté vers le réseau de distribution d'énergie du vaisseau par le système EPS. Le remplacement régulier de diverses pièces leur garantit une efficacité et une sûreté maximales.

Pour les Class Intrépid et Class Défiant, les moteurs à impulsion servent également à manoeuvrer le vaisseau et à le maintenir en vol au sein de l'atmosphère d'une planète, en dépit de leur forme non aérodynamique. Ces moteurs ne doivent toutefois pas être confondus avec les propulseurs de contrôle d'attitude utilisés lorsqu'une précision extrême s'impose (par exemple, à l'intérieur de Spacedock).