Der Schutzschild dient hauptsächlich dem Schutz eines Raumschiffes vor Strahlung, Angriffen oder festen Körpern. Besondere Ausführungen der Schilde, sind beispielsweise die Multiphasen- oder die Metaphasenschilde. Metaphasenschilde bieten einen besonderen Schutz vor der Strahlung eines Sterns und ermöglichen es einem Raumschiff, in die Korona einer Sonne einzutreten. (TNG: "Angriff der Borg, Teil II")
Die Schilde werden durch spezielle Generatoren erzeugt, die das komplexe Schildgitter auf der Außenhülle mit der nötigen Energie versorgen. Das Schildgitter wird dabei von einzelnen Einheiten aufgebaut. Mehrere Schildgittereinheiten bilden ein Netz, dass einen Teil des Schiffs abdeckt. Alle zusammen bilden dabei eine Blase um das Schiff. Somit gibt es vordere, seitliche, hintere, obere und untere Schilde, die einzeln geschwächt oder zerstört werden können, während die anderen intakt bleiben. Die Schildgittereinheiten erzeugen dabei hochfrequente Gravitationswellen in Form von Gravitonen (sowie hochfrequente elektromagnetische Wellen Photonen bilden). Der Gravitonenausstoß ist dabei ebenfalls gepulst. Daher gibt es zwei Wellen. Einmal die hochfrequenten Gravitationswellen, welche die Gravitonen bilden und einmal die niederfrequenten Gravitonenschwingungen selbst, ähnlich einem Amplituden- oder Frequenzmodulierten Radiosignal. Die Intensität der Gravitonenstrahlung wird dabei in Millicochrane angegeben und die Pulsfrequenz in Mhz. Als Beispiel konnte man auf dem Display im Maschinenraum der USS Enterprise NCC-1701 D vor dem Angriff der Klingonen (Star Trek: Treffen der Generationen) folgende Werte ablesen:
SHIELD STATUS: PRIMARY SYS ACTIVE
GRAVITON FIELD OUTPUT: 625 MCH
SHIELD MODULATION 257,4 MHz
Die letzten beiden Zeilen sind dabei die interessantesten. Hier wird angegeben, dass die Intensität der Gravitonen bei 625 Millicochrane lag, die Pulsfrequenz der Gravitonen bei 257,4 MHz, also 257.400.000 Gravitonausstöße pro Sekunde. Die physikalische Funktionsweise ist nun folgende:
Die Gravitonen Wellen breiten sich nun Kugelförmig vom Emitter aus und schneiden dabei die Wellen anderer Emitter. Da die Frequenz und Phase der Wellen bei allen Emittern gleich sind, interferieren sie in diesem Konvergenzpunkt. In diesem Punkt schwingt die Gravitondichte und die Raumkrümmung zwischen Spitzenwerten, die in keinem Punkt der Wellen sonst erreicht werden. Im oberen Scheitelpunkt dieser Welle ist die Gravitondichte derart groß, dass sie eine undurchdringbare Barriere für Energie und Materie bildet. Im unteren Scheitelpunkt hingegen ist die Gravitondichte gleich 0. An diesem Punkt könnte man theoretisch den Schild durchfliegen, jedoch ist die Kenntnis über die exakte Schildfrequenz von Nöten, um die Oszillationen abpassen zu können. Die Crew eines Schiffs kennt natürlich ihre Schildfrequenz und ist somit in der Lage ihre Waffen so zu manipulieren, dass sie innerhalb dieses Intervalls den Schild durchdringen kann. Auf diese Weise kann ein Raumschiff feuern ohne die Schilde herunterfahren zu müssen. Natürlich könnte man jetzt einwenden, dass ein konstanter Energiestrahl den Schild zur Hälfte durchdringen könnte und das wäre auch korrekt, wenn es möglich wäre einen zu erzeugen. Denn jede bekannte Energie ist gequantelt. Ein Phaser in Nadionpartikeln, ein Laser in Photonen usw. Die einzelnen Energiepakete in einem Strahl liegen zu weit auseinander, so, dass sie meistens auf Gravitonen treffen. Je intensiver ein Strahl aber ist, desto mehr Quanten setzen ihn zusammen und desto enger sind sie gepackt. Somit steigt die Wahrscheinlichkeit auf den Nullpunkt zu treffen und hindurch zugelangen. Dies hat man aber auch mehrmals gesehen. Das Schiff nahm Schaden, obwohl die Schilde noch da waren. Ein Teil der Energie hat also den Schild durchbrochen. Außerhalb des Konvergenzpunktes verlaufen die Wellen wieder und ihre Energie nimmt schnell ab. Vergleichen kann man dies mit der Bündelung von Licht in einem Brennpunkt mittels einer Linse, während die Lichtstrahlen außerhalb des Punktes wieder verlaufen und an Intensität abnehmen (Dieser Vergleich ist allerdings physikalisch nicht korrekt, da hier keine Überlagerung von Wellen stattfindet). Moderne Schildsysteme können ein Schild binnen einer Hundertstel Sekunde aufbauen.
2267 aktivieren sich die Schutzschilde automatisch, wenn Gefahr z. B. durch ein sich auf Kollisionskurs befindliches Objekt besteht (TOS: "Ich heiße Nomad").
Sollte das Schildgitter aufgrund einer zu starken Belastung ausfallen, lassen sich die Schildgeneratoren - zumindest bei Schiffen der Nova-Klasse - innerhalb von 30 bis 45 Sekunden wieder aufladen. Während dieser Zeit, ist das Schiff jedoch absolut schutzlos. (VOY: "Equinox, Teil I")
Die Schildblase umgibt das komplette Schiff, wobei die Entfernung zur Außenhülle etwa 15 bis 20 Meter beträgt. Spätere Einheiten, wie beispielsweise 2379 die USS Enterprise-E, verfügen über eine neue Generation von Schildblasen. Sie liegen nun - im Gegensatz zu früher - wie eine zweite Haut, direkt auf der Außenhülle auf, wodurch ihre Effektivität um einiges gesteigert werden konnte. ("Star Trek: Nemesis")
Ohne die Frequenz-Konfiguration des Schutzschilds zu kennen, ist es für die meisten gegnerischen Waffensysteme unmöglich, hindurchzudringen. Modifizierte Waffen hingegen, gehen jedoch mit der entsprechenden Konfiguration in Phase und durchdringen so die Schildstruktur. ("Star Trek: Treffen der Generationen")
Im Jahr 2367 ist es Lieutenant Barclay durch Einfluss einer fremden Intelligenz möglich gewesen, die gesamte Warpenergie in die Schilde umzuleiten, was deren Leistung um über 300% erhöht hat. Möglich wird dies durch eine Vernetzung von Deflektor, Schildgitter und dem Warpfeldgenerator. Das Verfahren hat allerdings den Haken, dass es den Warpantrieb vollständig außer Gefecht setzt, weshalb es nur eingeschränkt verwendet werden kann. (TNG: "Die Reise ins Ungewisse")
Ein weiterer Nachteil besteht in der Tatsache, dass keine gängigen Transportersysteme durch die aktivierten Schutzschilde beamen können. Die einzig bekannte Ausnahme stellt der moderne Subraumtransporter dar. (TNG: "Boks Vergeltung")
Eine weitere moderne Schildvariante der Föderation ist der Unimatrixschild, der von Lieutenant Commander Tuvok 2375 für die Multispatiale Sonde entwickelt wurde und später auch im Delta-Flyer zum Einsatz kam. (VOY: "Extreme Risiken")
Die meisten Schiffe verfügen außerdem über einen Deflektorschild, der im Gegensatz zum normalen Schutzschild permanent aktiv ist und mit seiner geringen Leistung lediglich vor Strahlung und kleinen Objekten, die der nach vorne gerichtete Deflektor nicht abfängt, schützen sollen. Auch die Laserwaffen, die teils noch von mehreren Völkern genutzt werden, sind vollkommen wirkungslos gegen die modernen Schutzschilde der Sternenflotte. (TNG: "Der unmögliche Captain Okona")
Schilde lassen sich kurzfristig mit einem Deflektorimpuls verstärken. (VOY: "Equinox, Teil I")
Siehe auch: Liste von Schildsystemen