在尼比魯星球探查期間，企業(yè)號(hào)艦長柯克（克里斯·派恩飾）為營救史波克（扎克瑞·昆圖飾）實(shí)施危險(xiǎn)行動(dòng)，導(dǎo)致全艦陷入危機(jī)并被暫時(shí)革職。不久后倫敦發(fā)生恐怖襲擊事件，造成四十多人死亡，幕后黑手約翰·哈里森（本尼迪克特·康伯巴奇飾）駕駛飛行器突襲星際艦隊(duì)高層會(huì)議，擊斃柯克敬重的派克將軍?；謴?fù)職務(wù)后，柯克率企業(yè)號(hào)追擊哈里森穿越至地球極地冰川，發(fā)現(xiàn)對(duì)方真實(shí)身份是星際艦隊(duì)秘密喚醒的休眠者可汗（本尼迪克特·康伯巴奇飾）。哈里森的襲擊行動(dòng)源于星際艦隊(duì)與他簽訂協(xié)議后又試圖滅口的背叛，其駕駛的飛行器內(nèi)裝載著能摧毀星球生態(tài)的亞歷山大星艦與冷凍艙船員。最終柯克在艦橋?qū)χ胖凶R(shí)破星際艦隊(duì)高層馬庫斯上將的陰謀，揭露其借可汗力量發(fā)動(dòng)星際戰(zhàn)爭的真實(shí)企圖。