在尼比鲁星球探查时期，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）采取了胆小妄为的举动，简直危及全舰队员的生命，他也为此付出代价不久，柯克官恢复职，而伦敦发作一同死亡超越四十人的恐惧袭击事情。该事情的始作俑者约翰·哈里森（本尼迪克特·康伯巴奇 Benedict Cumberbatch 饰）正来自联盟外部。尔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、冤家之间的信任也遭到庞大考验。当他们最终找到哈里森，才终于知晓他的真实身份，以及伦敦袭击事情面前的阴谋和黑幕……
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