Star Trek Lata 60., 70. i 80. W 1964 wystąpiła w pierwszym pilocie serialu Star Trek (znanego dziś jako Star Trek: Seria oryginalna) w roli nieznanej z imienia czy nazwiska, określanej po prostu jako Numer Jeden, pierwszej oficer statku kosmicznego USS Enterprise. Telewizja NBC nie zdecydowała się na emisję serialu w tej postaci i choć dała mu jeszcze jedną szansę, zamawiając drugiego pilota, jednocześnie zażądała zmiany całej obsady, z której ostatecznie zachowany został tylko Leonard Nimoy jako Spock. Mimo to Barrett znalazła się wśród aktorów występujących we wszystkich trzech sezonach Serii oryginalnej, jednak otrzymała zupełnie nową rolę – siostry Christine Chapel, głównej pielęgniarki statku. Aby ukryć podobieństwo z postacią z nieudanego pilota, Barrett, naturalnie będącą brunetką, jako Chapel występowała w peruce blond. Oprócz tego użyczała także głosu komputerowi pokładowemu. Dwa miesiące po zakończeniu emisji Serii oryginalnej, której telewizja NBC postanowiła nie kontynuować po trzecim sezonie, rozwiedziony już wówczas Roddenberry oraz Barrett wzięli ślub. W 1974 przyszło na świat ich jedyne wspólne dziecko, syn Rod.