Le moteur de distorsion déforme la texture de l'espace pour propulser le vaisseau. Le moteur distend l'espace, à la fois à l'avant et à l'arrière du vaisseau, lui permettant de voyager plus vite que la lumière. Spécifiquement, l'espace est contracté en avant du vaisseau et allongé derrière lui. Le vaisseau lui-même repose dans une bulle de distorsion entre les deux distorsions de l'espace.
Cet espace distordu, et la région qui la compose accélèrent le vaisseau jusqu'à une "vitesse de distorsion", celui-ci "surfe" alors sur la vague de l'espace-temps ainsi créée par cette distorsion.
Les voyages à des vélocités supraluminiques sont possibles de cette manière parce que le vaisseau est, techniquement parlant, stationnaire (immobile dans l'espace qui se trouve au sein de la bulle de distorsion) pendant que l'espace lui-même se déplace. Puisque l'espace lui-même se déplace et que le vaisseau n'est pas en train d'accélérer, il n'éprouve aucune dilatation temporelle, permettant le déroulement du temps à l'intérieur du vaisseau et de rester le même que celui qui se trouve à l'extérieur de la bulle de distorsion.
Les moteurs de distorsion de la Fédération au 24ème siècle sont alimentés par une réaction deutérium et d'antimatière régulée par un assemblage de cristaux de dilithium, lesquels sont non réactifs avec de l'antimatière lorsque soumit à des champs électromagnétiques à haute fréquence. Cette réaction produit un plasma hautement énergétique, appelé électroplasma, lequel est canalisé par des conduits magnétiques à travers le système électroplasma. Le plasma de distorsion est acheminé vers les injecteurs de plasma dans une série de bobines à champs, habituellement situées dans des nacelles de distorsion éloignées, lesquelles génèrent le champ de distorsion souhaité. D'autres civilisations utilisent différentes sources d'énergie, telles des singularités quantiques artificielles, mais le processus de base est similaire.
Dans certains vaisseaux, tels que la classe Intrepid, les nacelles sont montées sur des pylônes à géométrie variable pour leur permettre de voyager à des vitesses plus grandes sans causer de dommages au subespace. Des avancées technologiques complémentaires permettent à la plupart des vaisseaux spatiaux modernes tels que la classe Souverain de posséder des nacelles de distorsion nouvellement remodelées qui éliminent le besoin de nacelles à géométrie variable tout en conservant les mêmes performances de vitesse.