在探索尼比奴星球的过程中,“企业号”的柯克船长(克里斯·派恩,克里斯·派恩饰)采取了一个大胆的举动,营救了几乎危及船员生命的史伯克(扎克瑞·昆图,扎克瑞·昆图饰),他也为此付出了代价。不久,柯克复职,伦敦发生恐怖袭击,造成40多人死亡。这一事件的始作俑者约翰·哈里森(本尼迪克特·康伯巴奇本尼迪克特·康伯巴奇)就来自联盟内部。之后,他驾驶飞机袭击了高层会议,柯克最尊敬的帕克将军牺牲了。为了阻止哈里森的逃跑阴谋,柯克带领企业号返回追击。在危机重重的旅途中,他对船员和朋友的信任也受到了极大的考验。当他们最终找到哈里森时,终于知道了他的真实身份以及伦敦袭击案背后的阴谋和黑幕...