ภารกิจ 5 ปี บนยานเอ็นเตอร์ไพรส์ กัปตันเคิร์ก (คริส ไพน์) และลูกเรือได้รับภารกิจให้ไปสำรวจเขตแดนที่ไม่เคยมีมนุษย์คนไหนไปถึงมาก่อน ภารกิจนี้นอกจากจะส่งให้ทุกคนต้องออกเดินทางไกลที่สุดเท่าที่เคยไปมาแล้ว ยังเป็นเหตุให้ยานถูกโจมตีโดยศัตรูจอมโหด ทำให้ กัปตันเคิร์ก และลูกเรือคนอื่น ๆ ต้องกระจัดกระจายกันไปและไม่สามารถติดต่อหากันได้ กัปตันเคิร์ก จึงต้องตามหาลูกเรือทุกคนและพากลับยังพื้นโลกอย่างปลอดภัยให้ได้