斯波克（扎卡里·昆图饰）是一个2230年出生在瓦肯岛的男孩，因为他的母亲阿曼达·格雷森（薇诺娜·瑞德饰）是人类，他经常被同事嘲笑和欺负。萨雷克（本克劳斯饰）是瓦肯人的别名外交官，斯波克从小就在严肃的瓦肯人逻辑教育和他的人类情感之间不断挣扎。斯波克长大后遇到了同样志向远大的柯克（克里斯·派恩饰）。两人虽然一直不和，但通过各种任务，逐渐开始了解对方。进取号的老船长是克里斯托弗·派克（布鲁斯·格林伍德饰），船员包括医疗官“老骨头”（卡尔·厄本饰）、总工程师斯科特（西蒙·佩吉饰）、通讯官乌胡拉（佐伊·索尔达娜饰）、舵手苏鲁（约翰·乔）)，还有一位17岁的航海家天才契科夫（安东·尤金饰）。而穿越时空的来自未来的老史波克（伦纳德·尼莫伊饰）告诉柯克，未来的罗慕伦帝国尼诺（埃里克·巴纳饰）剩余的力量也已经回到了现在，并带领团队报仇雪恨，尼诺摧毁了斯波克的家乡火神，下一个目标是地球……
