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……
内芙·坎贝尔,伊莎贝尔·梅,柯特妮·考克斯,梅森·古丁,贾思敏·萨沃伊·布朗,大卫·阿奎特,马修·里沃德,斯科特·弗利,塞莱斯特·奥康纳,阿萨·格尔曼,麦肯娜·格瑞丝,萨姆·雷希纳,米歇尔·兰道夫,吉米·塔特罗,安娜·坎普,乔尔·麦克哈尔,马克·康苏斯,伊桑·恩布里,维克托·特平,Scott Allen Frederick,艾米·彭伯顿,Josh Thrower,Cyle Winters,罗格·杰克逊
