זירת ההתרחשות המרכזית של “חלל עמוק 9” היא תחנת חלל קבועה, הנשלטת על ידי פדרצית הכוכבים המאוחדת. עלילת הסדרה התפתחה לאורך העונות מסיפור על חיכוך דיפלומטי מקומי, לקנונייה חוצת-גלקסיה. העונות הראשונות הציגו את כוחות הפדרציה החדשים באזור, שהגיעו לאייש את תחנת החלל DS9 הפדרלית ככוח חיץ לאחר נסיגת הקרדאסים מבאג’ור. המאבקים הדיפלומטיים השונים בין הבאג’ורים לבין ההשפעה הקרדאסית החזקה באזור הציגו פנים שונות של הסכסוך המתמשך, תפישות דתיות שונות ופתרונות מקומיים. הדגש בתחילת הסדרה היה על שיקום באג’ור מהכיבוש המתמשך, מאבקי ביון קרדאסיים, הסכמי מסחר, גזענות ועוד. לאחר מספר עונות, החלה העלילה להתפתח לצד השני של “חור התולעת” המפורסם של DS9, עם נציגים ראשונים של חייזרים עוינים מהעבר האחר, לצד חייזרים החיים בחור התולעת עצמו.
