Le mal du pays? Une envie de ski? Une petite discussion avec Isaac Newton? L'holodeck crée des expériences simulées, en tout lieu et à toute époque, si réalistes que certains jugent la vie dans la réalité simulée du holodeck plus intéressante que leur véritable existence.

Le holodeck est si élaboré que les simulations comprennent des odeurs, des saveurs et des sons, obtenus par le truchement de haut-parleurs, d'atomiseurs ou de matière dupliquée. Si l'usager le désire, il peut programmer des paramètres faisant appel à des rappels audibles de la proximité des parois et à des contacts muraux souples, ou faire défiler le paysage en continu.

Les holodiodes omnidirectionnelles (HDO) sont des composants essentiels du holodeck et ses systèmes d'imagerie. Elles en tapissent le sol, le plafond et les parois à raison de 400 par cm². Elles mesurent 0,01 mm et sont alimentées par le biais de dérivations électroplasmiques intermédiaires. La surface du holodeck comporte 12 couches de sous-processeurs d'une épaisseurs totale de 3,5 mm, incorporées à des carreaux externes de 3,04 cm d'épaisseur.

Les psychologues savent que le fait d'être enfermé longuement dans un environnement artificiel compromet la santé mentale. Starfleet a travaillé des années durant pour créer un système de réalité virtuelle économe en énergie et propre à offrir des "vacances psychiques" bienvenues. La technologie du holodeck devient fonctionnelle à l'époque où sont développées les vaisseaux de classe Galaxy, et équipe rapidement la plupart des astronefs. L'Enterprise-D est bien pourvu à cet égard: le pont 11 abrite 4 holodecks, les ponts 12 et 33 recèlent 20 holosuites de plus petites dimensions.

Lorsqu'il n'est pas utilisé, le holodeck se présente comme une vaste pièce vide et obscure, dont l'intérieur est divisé par un quadrillage jaune. D'innombrables holodiodes omnidirectionnelles (HDO) microminiatures sont implantées dans les parois. Caque HDO à 6 facettes contient une section "optique" et une section "champ de force". Sous la direction d'un ordinateur, les HDO créent un monde qui fait appel aux 5 sens. Plus la simulation est complexe, plus elle sollicite la mémoire et la puissance des ordinateurs.

Le sous-système d'imagerie du holodeck ajoute de la profondeur à l'environnement simulé, et ce de 2 manières. Tout d'abord, il engendre des projections en 3 dimensions d'objets lointains (lumières urbaines, collines, végétation, soleil...); puis il emploie des rayons d'énergie pour donner aux objets proches une apparence de substance.

Le sous-système de conversion de matière exploite à la fois le téléporteur et le réplicateur pour créer de la matière dans le holodeck. Le processeur d'imagerie du holodeck crée les objets lointains et le panorama d'arrière-plan. Alors que le sous-système d'imagerie peut engendrer l'image d'un téléphone sur un bureau, le sous-système de conversion de matière crée un véritable téléphone si un usager s'apprête à saisir le combiné. La technologie de la téléportation et des champs de force est utilisée pour créer des êtres interactifs dotés d'une substance physique, contrôlés par de discrets champs de force et des rayons tracteurs. Contrairement à la holomatière, toute matière créée purement par le téléporteur ou le réplicateur est susceptible d'être extraite du holodeck. L'objet est réel. Toutefois, si un personnage quitte le holodeck, il cesse d'être contrôlé par les ordinateurs. Privé des champs de force engendrés par les systèmes du holodeck, ce personnage se dématérialisera.

En règle générale, la réalité du holodeck est créée à partir d'informations contenues dans les banques de données du vaisseau. Lorsque Picard a besoin du San Francisco des années 1940 pour ses aventures de détective privé, il donne comme instruction à l'ordinateur de prendre pour base de la simulation un amalgame des polars de l'époque. Worf a sauvegardé son hologramme d'exercices de gymnastique, comprenant des montres armés de haches.

Un holodeck comporte 3 types de commandes. Une petite console permet de le contrôler avant d'y pénétrer. Des commandes vocales assurent les fonctions "stop", "pause", "rejouer" ou "modifier", applicables à toute situation. Enfin, il est possible d'utiliser les commandes de l'arche, qui peuvent apparaître au sein même d'une simulation et autorisent des communications ainsi que des fonctions informatiques hors holodeck.

La première des règles consiste à s'interdire de faire d'une personne vivante (en particulier si elle sert à bord du même vaisseau) le modèle servant à assouvir un fantasme personnel. Mais aucun dispositif n'empêche de la transgresser. Un utilisateur du holodeck peut fort bien se fracturer une jambe en skiant ou recevoir un coup, mais des paramètres de sécurité évitent les blessures graves ou la mort. Un dérèglement des systèmes de sécurité peut se produire, mais cela est rare et résulte généralement d'une avarie touchant le vaisseau dans son ensemble. Certains individus développent à l'égard du holodeck une dépendance psychologique dangereuse. Cette holodiction, peu courante, est difficile à traiter, car elle masque généralement des problèmes plus profonds. La plupart des membres d'équipage trouvent toute satisfaction dans un emploi raisonnable du holodeck.

Le holodeck est employé par la plupart des membres d'équipage, qui ont tendance à programmer par ordinateur leurs simulations favorites, ce afin de pouvoir y revenir à loisir. Romans célèbres, périodes historiques ou sites renommés figurent parmi les simulations disponibles dans le holodeck.

Le holodeck présente aussi des applications pratiques, telque d'apprendre à manœuvrer une navette, par exemple.