Ce sont des bipèdes, humanoïdes dont la peau est rose/blanchâtre. Les Talosiens sont minces et de tailles moyennes. Leurs muscles sont presque totalement atrophiés au détriment d'une boite crânienne chauve dont la circonférence est 3 fois supérieure à celle d'un humain moyen. Ils ont développé des pouvoirs psychiques comme la télépathie. Ils ne peuvent cependant pas lire des émotions primaires telles que la rage ou la colère. Ils peuvent aussi créer des illusions.

La société Talosienne semble de nature patriarcale. En effet, aucune Talosienne n'a été rencontrée lors du premier contact officiellement établi avec ceux-ci. Il en a été conclu que les femmes sont absentes des pôles décisionnaires.

Il y a approximativement 500.000 les Talosiens alors à l'apogée de leur avancée technologique déclenchèrent une grande guerre sur Talos IV.

Cette guerre fit que la surface de la planète devint rapidement inhabitable pour les rares survivantes. Les Talosiens se réfugièrent donc sous la surface dans de vastes complexes sous terrains. Au fil du temps, ils trouvèrent leur existence assez limitée et ils passèrent leur temps à développer leurs pouvoirs psychiques, pendant que leurs muscles s'atrophiaient.

Ils ont bâti une forme de zoo où ils gardent différentes races qu'ils étudient afin d'en trouver une qui sera capable de leurs succéder en surface après leur extinction complète. Ils ont développé une technique mélangeant télépathie et illusions psychiques, qu'ils ont testée sur les formes de vies qu'ils auraient capturées à la surface à l'époque d'avant la guerre.

Le premier contact avec les Talosiens a été fait par le capitaine Christopher Pike en 2254 où l'équipage se téléporte à la surface de la planète en réponse à un signal de détresse du SS Columbia, qui s'était écrasé 18 ans plus tôt. Pike sera emprisonné dans une cage de verre par les Talosiens, ces derniers voulant l'accoupler à la seule survivante de l'écrasement, la jeune Vina.  Mais Pike résistera. Les Talosiens concluront que les Humains ne répondent pas à leurs objectifs ; de plus, les Humains n'ont pas l'air d'apprécier l'enfermement. Pike fut alors liberé. Tandis que Vina restera de son plein gré avec eux, ceux-ci lui apportant en permanence l'illusion de la beauté.

Après ces événements, il fut décidé par le conseil de la Fédération de placer le monde de Talos IV sous isolation totale, les pouvoirs des Talosiens étant trop dangereux.

L'ordre général numéro 7 ne serra enfreint qu'une seule fois par le Commandeur Spock, lequel voulut ramener Pike chez les talosien après un terrible accident.