心中千頭萬緒的寇克艦長（克里斯潘恩 飾）和年輕樂觀的契可夫（安東葉欽 飾）一起淪落天涯；一切講求邏輯的史巴克中校（柴克瑞恩杜 飾）與最愛跟他鬥嘴的「老骨頭」麥考伊醫官（卡爾厄本 飾）組成南轅北轍的拍檔；烏胡拉（柔依莎唐娜 飾）和蘇魯（周約翰 飾）一起被困在阿塔密德星；輪機長蒙哥馬利史考特(賽門佩吉 飾)遇上外星盟友潔拉(蘇菲亞波提拉 飾)他們在外星球上所遭遇的神祕新敵人「克羅」(伊卓瑞斯艾巴 飾)將使他們與星際聯邦的理念和精神受到最嚴酷的考驗。