该片根据1966年同名剧集改编，讲述了来自爱荷华州的农场男孩詹姆斯·柯克和来自瓦肯星球的史波克第一次在舰队学院相遇成为搭档，同心协力执行一系列外太空任务。
未知的时空，无边的黑洞，一艘巨型罗慕兰战舰突然出现在太空中。崇武暴躁的罗慕兰人，是多年前离开瓦肯星人自建星际帝国的战士种族。
如今，罗慕兰帝国的统治者尼诺（艾瑞克·巴纳饰），为了解决日后的强大劲敌史波克，正跨越星际和时空四处搜寻他的下落。而一名为凯尔文号的联邦星舰，在追捕中不幸落入了罗慕兰的魔掌。还尚稚嫩的联邦星舰，在罗慕兰战舰催枯拉朽的火力面前反击，无异以卵击石。
幸而临危受命的舰长乔治·柯克（克里斯·海姆斯沃斯饰）英勇机智，在星舰被摧毁前的短短十二分钟之内，带领全船八百余人逃出生天，这其中包括他正在分娩的妻子。
若干年后，美国，爱荷华州，詹姆斯・T・柯克（克里斯·派恩饰），那个时候的他是个喜欢到处追求刺激的爱荷华州农场男孩，却已经展示出了与生俱来的领袖魅力，企业号舰长克里斯托夫・派克（布鲁斯·格林伍德饰）对他产生了兴趣，发现他是中西部唯一的天才级入侵者。于是，派克邀请他加入星际战队，并用他父亲的事迹来激励他。
舰队学院的另一个佼佼者史波克（扎克瑞·昆图饰），他在瓦肯星球长大，因为身上流淌着一半人类的血脉而受到驱逐，这样的经历使得他很容易受到不稳定的情感波动的影响，而在瓦肯人纯粹的逻辑教育体系下，是不可能出现这种情况的。
不过史波克同时也是一个有独创精神、意志坚定的好学之人，是第一个被星际舰队学院所接纳的瓦肯人， 同时进入军官学校的柯克和史波克从任何角度看都是两个完全不一样的人，不过他们所追求的却是真正的自我和必须有所付出的艰难之路。
当遥远的瓦肯星传来星舰遇险的呼救信号时，派克带领飞船上的其他成员包括史波克、伦纳德・麦科伊（卡尔·厄本饰）、乌胡拉（佐伊·索尔达娜饰）、富有经验的舵手苏禄（约翰·赵饰）和年仅17岁的神童契诃夫（安东·尤金饰），还有偷偷上了舰船的柯克。
当他们满怀着激动的心情展开了第一次星际飞行的时候，柯克发现了这是一场尼诺的阴谋，当派克舰长被敌人扣押时，柯克和史波克也因此第一次携手和尼诺决一死战 。
角色介绍
1、詹姆斯·T·柯克演员克里斯·派恩
他来自地球，在美国爱荷华州生活，从小不爱读书，只爱寻找刺激和冒险，但是他却是一个天生的领导人物。虽然日后柯克注定会成为企业号舰长，但目前他还只是一个有点小聪明、小叛逆、充满魅力却对人生感到迷惘的乡下少年，在当舰长前，必须学会克服自己那种没经过大脑就行动的冲动。
2、史波克演员扎克瑞·昆图
他在瓦肯星球长大，父亲是瓦肯人，母亲地球人，因为身上流淌着一半人类的血脉而受到驱逐，这样的经历使得他很容易受到不稳定的情感波动的影响，而在瓦肯人纯粹的逻辑教育体系下，是不可能出现这种情况的，不过史波克同时也是一个有独创精神、意志坚定的好学之人，是第一个被星际舰队学院所接纳的瓦肯人。
故事发生在遥远的二十三世纪。
2230年出生于瓦肯星的男孩史巴克，母亲是地球上的一名学校老师，从小史巴克的母亲接受的都是地球上的传统教育，而这样也使得史巴克的母亲家教极严；父亲沙瑞克是瓦肯星的一名外交官，在瓦肯星上，文化同地球有很大的不同，也正因为如此，自从史巴克出生起，他就不断在严肃的瓦肯逻辑教育和他的人类情感之间挣扎，尝试调和这两部分的努力，而这一点，他的一生大部分时间里都在不断折磨他。
时光荏苒，长大后的史巴克决定还是以地球人自居，他报考军校，立志要成为第一位联邦星舰上的瓦肯军官。
柯克因为在学院作弊被停学开除，好友“老骨头”想办法把他运送上“进取号”。进取号发现了一个类似“雷暴”的现象，大量飞船都过去结果被尼禄的船击毁。在船上，柯克与史巴克发生矛盾，柯克被抛在一个星球，意外遇见老年史巴克。老年史巴克告诉他原因，罗木兰星要被黑洞吞噬时，史巴克代表瓦肯人去帮助，结果为时已晚，最后的罗木兰星舰“娜拉达”号和舰长尼禄要复仇，用史巴克“水母号”上的红物质摧毁了瓦肯星。
青年史巴克驾驶“水母号”撞毁“娜拉达”，柯克也成为了“进取号”的舰长。
