連邦宇宙艦隊において、領域内警備に輸送や探査と活躍した傑作たるミランダ級の後継艦。

当時の連邦最新鋭艦であった、ギャラクシー級宇宙艦をベースに開発された。

開発コンセプトは、ミランダ級がコンスティチューション級をベースに長期航行能力を削って貨物区画を増強したのと似ているが、ネビュラ級はギャラクシー級をベースに居住区画を大幅に減じて貨物区画を増強、機関出力を減じてはいるが第二船体は残され、長期航行性能、最高速度、船体分離機構以外はほぼギャラクシー級と同等の性能を維持している。

円盤部直下に第二船体が付く。ドーサルネックは廃止。

そのため、船体上部に位置するポッド・ユニットは、ミランダ級のように「第二船体廃止によって弱体化した部分を補う」ものでなく、任務に応じて「機能を追加・強化」するものとなっている。

モデル化された「ホンシュウ（日本の本州に由来）」が装備する三角形のユニットは、探査任務用の大出力センサー・ポッドで、同装備のネビュラ級は単純な性能だけで言うなら、ベースとなったギャラクシー級よりも広範囲かつ詳細な探査能力を持つ。

円盤部の上にある三角がセンサー・ポッド。任務に応じて交換できる。

なお、劇中ではこのセンサー・ポッドの他にも楕円形をした武器アレイ・ポッドが登場しており、ドミニオン戦争後半に登場するネビュラ級は、ほぼ全艦が同装備で登場している。

また、貨物区画を多く取っていた船体構造が幸いして、同時期の連邦艦艇の中でも群を抜いて改装余裕が大きかったことから、ミランダ級と同様に改装を重ねつつ長期に渡り運用され、ドミニオン戦争後半に登場した改ネビュラ級は、その大半がギャラクシー級と最高速度で同等、防御シールドと武装の性能で上回るという、廉価版・上位版の逆転現象が起きた。

なお、ネビュラ級の一隻であるUSS・ファラガットは、ネビュラ級の母体となったギャラクシー級たるD型エンタープライズ撃沈の際、生存者救助にあたっている。