Dilithium ist eine kristalline Substanz, die für den Fluss der Materie und Antimaterie in den Warpreaktoren der Föderation und der Klingonen benötigt wird, da es nicht mit Antimaterie reagiert, wenn es damit in Berührung kommt. Da der Abbau von Dilithiumkristallen ein höchst lukratives Geschäft ist, sorgt er häufig für Auseinandersetzungen. (TOS: Die Frauen des Mr. Mudd, Brautschiff Enterprise)
Im 24. Jahrhundert werden die Dilithiumkristalle, die an Bord eines Raumschiffes verbraucht werden, wieder regeneriert. Desweiteren kann Dilithium, neben Paralithium, auch zu Trilithium verarbeitet werden. (VOY: Das Hochsicherheitsgefängnis)
Planeten oder Planetoiden mit hohen Dilithiumvorkommen sind unter anderem Drema IV, Coridan, Rura Penthe und Remus. (TOS: Reise nach Babel; TNG: Brieffreunde; Star Trek VI: Das unentdeckte Land, Star Trek: Nemesis)
Dilithium wird bei hohen Warpfrequenzen instabil, weswegen es für Warpantriebe, die mit Dilithium arbeiten, eine natürliche Höchstgeschwindigkeit noch unterhalb der eigentlichen Schwelle gibt. 2372 entdeckt die Besatzung der USS Voyager jedoch in einem Asteroidenfeld im Delta-Quadranten eine Dilithiumform, die bei viel höheren Warpfrequenzen stabil bleibt. Dadurch angeregt beginnt man mit der Entwicklung eines Transwarpantriebes. (VOY: Die Schwelle)
2374 suchen Harry Kim und Lyndsay Ballard mit einem Shuttle nach Dilithium. Dabei werden sie von Hirogen angegriffen und Ballard tödlich verletzt. (VOY: Asche zu Asche)
Ende 2375 hat die USS Equinox nur noch einige Isogramm Dilithiumkristalle. (VOY: Equinox, Teil I)
2376 stürzt B'Elanna Torres mit dem Delta Flyer auf einem Planeten im Delta-Quadranten ab, auf dem ein Prä-Warp-Volk lebt. Als der Poet Kelis sie entdeckt und von ihr Geschichten hören möchte, die er zu Theaterstücken verarbeitet, verlangt sie als Gegenleistung, dass er ihr Dilithiumkristalle besorgt, die sie zur Reparatur des Delta Flyers braucht. Als sie ihm die Kristalle im Computer zeigt, erkennt Kelis das Mineral als Wintertränen
und berichtet, dass diese in den Jagdgründen seines Patrons vorkommen. Nach einigem Zögern besorgt er ihr schließlich einige Kristalle. (VOY: Die Muse)
2377 behauptet Gar gegenüber Chellick, dass er warpfähiges Dilithium für das Programm des Doktors eingetauscht habe. Tatsächlich hat er den Doktor jedoch von der USS Voyager entführt. (VOY: Kritische Versorgung)
Neelix, Seven of Nine und Harry Kim suchen im gleichen Jahr mit dem Delta Flyer II nach Dilithium in verschiedenen Asteroidenfeldern. (VOY: Nightingale)
2378 arbeiten rekonfigurierte frühere Medizinisch-Holographisches Notfallprogramme in einer Dilithiumverarbeitungsanlage der Föderation. (VOY: Die Veröffentlichung)