Αυτή είναι η απίθανη ιστορία του παρθενικού ταξιδιού ενός νεαρού πληρώματος με το πιο ανεπτυγμένο διαστημικό σκάφος που δημιουργήθηκε ποτέ: το U.S.S. Enterprise. Κατά την διάρκεια αυτού του μοναδικού ταξιδιού, γεμάτου αισιοδοξία, ίντριγκες, κωμικές στιγμές και κοσμικούς κινδύνους, οι νεοσύλλεκτοι θα πρέπει να βρουν έναν τρόπο για να σταματήσουν ένα κακόβουλο πλάσμα, αποστολή του οποίου είναι η καταστροφή της ανθρωπότητας.
Οι μοίρα του γαλαξία βρίσκεται στα χέρια δύο πικρόχολων ανταγωνιστών που γεννήθηκαν σε διαφορετικούς κόσμους. Ο πρώτος, ο James Tiberius Kirk (Chris Pine), ένας ανυπότακτος αγρότης από την Iowa που κυνηγά συναρπαστικές στιγμές, είναι ένας γεννημένος ηγέτης που αναζητά σκοπό στη ζωή του. Ο δεύτερος, ο Spock (Zachary Quinto), γεννημένος στον πλανήτη Vulcan, είναι ένας εξόριστος λόγω της ύπαρξης του ανθρώπινου στοιχείου στο αίμα του, γεγονός που τον κάνει ευάλωτο στα συναισθήματα που απουσιάζουν εδώ και αιώνες από την καθημερινή ζωή των Vulcans, αν και δεν παύει να αποτελεί έναν εφευρετικό, παθιασμένο μαθητή, ο πρώτος από την φυλή του που έγινε δεκτός στην Ακαδημία.
Ο Kirk και ο Spock δεν θα μπορούσαν να είναι πιο διαφορετικοί. Παρόλα αυτά, στην προσπάθειά τους να ανακαλύψουν ποιοι είναι και τι πρέπει να προσφέρουν στον κόσμο, σύντομα γίνονται έντονα ανταγωνιστικοί εκπαιδευόμενοι. Με τον δραστικά διαφορετικό τρόπο ζωής τους, αφού ο πρώτος παθιάζεται με το παραμικρό και ο δεύτερος αφήνει στην λογική να πρυτανεύσει, γίνονται αντιδραστικοί αντίπαλοι και δεν γνωρίζουν όρια στην προσπάθειά τους να γίνουν οι καλύτεροι όλων.
Ηγέτης του πληρώματος είναι ο Πλοίαρχος Christopher Pike (Bruce Greenwood). Μαζί του βρίσκεται ο επικεφαλής του Ιατρικού Επιτελείου Leonard “Bones” McCoy (Karl Urban), ο Montgomery “Scotty” Scott (Simon Pegg), υπεύθυνος για το μηχανοστάσιο, η υπεύθυνη αξιωματικός τηλεπικοινωνιών Uhura (Zoe Saldana), ο έμπειρος ναυπηγός Sulu (John Cho) και ο δεκαεπτάχρονος Chekov (Anton Yelchin), τον οποίο δεν ξεπερνά κανείς σε ευφυΐα. Όλοι τους θα αντιμετωπίσουν μια εξοντωτική πρώτη δοκιμασία που θα βάλει τα θεμέλια για την αφοσίωση, τη συντροφικότητα, το θάρρος και το καλό χιούμορ που θα τους φέρει κοντά για πάντα.
Μέσα σε όλα αυτά, ο Kirk και ο Spock θα έρθουν αντιμέτωποι με μια μοίρα που δεν μπορούν να αρνηθούν: την ανάγκη να δημιουργήσουν μια απίθανη αλλά και πανίσχυρη συμμαχία, που θα τους επιτρέψει να οδηγήσουν το πλήρωμα με θάρρος εκεί που δεν πήγε ποτέ κανείς.