在尼比鲁星球探查期间,企业号舰长柯克(克里斯·派恩Chris Pine 饰)为营救史波克(扎克瑞·昆图 Zachary Quinto 饰)采取了胆大妄为的举动,几乎危及全舰队员的生命,他也为此付出代价。不久,柯克官复原职,而伦敦发生一起死亡超过四十人的恐怖袭击事件。该事件的始作俑者约翰·哈里森(本尼迪克特·康伯巴奇 Benedict Cumberbatch 饰)正来自联盟内部。此后他驾驶飞机袭击了高层会议,柯克最为敬重的派克将军不幸遇难。为了阻止哈里森的外逃阴谋,柯克重新率领企业号启程追击。危机重重的旅途,他和舰员、朋友之间的信任也受到巨大考验。 当他们最终找到哈里森,才终于知晓他的真实身份,以及伦敦袭击事件背后的阴谋和黑幕……
基努·里维斯,凯瑞-安·莫斯,叶海亚·阿卜杜勒-迈丁,杰西卡·亨维克,乔纳森·格罗夫,尼尔·帕特里克·哈里斯,佩丽冉卡·曹帕拉,克里斯蒂娜·里奇,特尔玛·霍普金斯,埃伦迪拉·伊瓦拉,托比·奥伍梅尔,马克思·雷迈特,布莱恩·J·史密斯,贾达·萍克·史密斯,丹尼尔·伯哈特,艾伦·霍尔曼,朗贝尔·维尔森,安德鲁·卡德威尔,伊恩·皮里,威廉·W·巴伯,埃尔文·费利西达,迈克尔·J·格温,Linda Joy