Protože kapitán James T. Kirk (Chris Pine) je stále horkokrevný a nedisciplinovaný rebel, způsobil drobnější galaktický incident, který by za normálních okolností skončil jeho degradací. Podmínky na rodné Zemi ale normální ani zdaleka nejsou. Došlo totiž k bezprecedentnímu a devastujícímu útoku na Hvězdnou flotilu (Organizace spojených národů budoucnosti) a posádka Enterprise se nabídne, že dopadne pachatele, záhadného intergalaktického teroristu Johna Harrisona (Benedict Cumberbatch). Půjde o její dosud nejnáročnější misi, protože se vydají do míst, kde je ta nejtenčí hranice kamarádstvím a nepřátelstvím, pomstou a spravedlností, klidnou budoucností a ničivou válkou, jež může zničit celý náš vesmír.


Kromě Chrise Pinea se do posádky Enterprise vracejí všichni vesmírní cestovatelé z předchozího dílu, tedy Zachary Quinto jako první důstojník Spock, Karl Urban coby věčný kverulant a hlavní lékař, Simon Pegg v roli komického hlavního konstruktéra nebo Zoe Saldana, která si znovu zahrála komunikační důstojnici Uhuru.