In den Star-Trek-Serien wird das Holodeck als ein Raum dargestellt, in dem beliebige virtuelle Welten mittels einer Kombination aus Holografie- und Replikatoren-Technik simuliert werden können. Im Unterschied zu tatsächlich existierenden Virtuellen-Realität- und CAVE-Systemen können die dargestellten Umgebungen, Gegenstände und Personen aber nicht nur visuell und akustisch, sondern auch haptisch realistisch wahrgenommen werden, so dass beim Benutzer ein Gefühl völliger Immersion erzeugt wird.
Die Personen bzw. Gegenstände des Holodecks werden erst nur holographisch projiziert und ab einer bestimmten Annäherung mit Materie nachgebildet (siehe auch: Replikator). Die Materie wird dann durch kleine Zugstrahlen durch den Raum bewegt. Der Rest wird in 3D an der Wand angezeigt.
Schröter (2003) bezeichnete das Holodeck – einen Vortragstitel des Computergrafik-Pioniers Ivan Sutherland aufgreifend – als „Phantasma des ultimativen Displays“ – als einen „Raum, der jede beliebige Umgebung audiovisuell, haptisch und […] auch olfaktorisch und gustatorisch erschaffen kann.“