L'incredibile avventura di "Star Trek" inizia con la storia del viaggio inaugurale di un giovane equipaggio a bordo della più sofisticata nave spaziale di tutti i tempi: la U.S.S. Enterprise.
Nel corso di un viaggio ricco d'azione, comicità e pericoli cosmici, le nuove reclute dovranno trovare un modo per impedire ad un essere malvagio di portare a termine la sua folle missione di vendetta, che minaccia l'intera umanità.
Il destino della galassia è nelle mani di due accaniti rivali, provenienti da mondi assai diversi fra loro. Da un lato, James Tiberius Kirk, un ribelle ragazzo dell'Iowa assetato di emozioni, un leader nato in cerca di una causa da difendere. Dall'altro, Spock, originario del pianeta Vulcano in cui domina la ragione pura, ma che, a causa della sua duplice natura umana e aliena, non è insensibile nei confronti di quelle emozioni che i vulcaniani hanno da tempo cancellato dalla loro vita.

Spock è uno studente ingegnoso e determinato e sarà il primo Vulcaniano ad essere ammesso a bordo dell'Accademia della Flotta Stellare.
Kirk e Spock non potrebbero essere più diversi fra loro. Ma mentre lottano per trovare la propria identità e il proprio posto nel mondo, diventano due cadetti modello e molto competitivi. Kirk, guidato da una bruciante passione e Spock, dominato invece da una logica rigorosa, saranno entrambi ammessi a bordo della più avanzata nave stellare mai creata prima, la U.S.S. Enterprise, e diventeranno due arditi e temerari avversari. L'equipaggio è guidato dal Capitano Christopher Pike, a cui si uniscono il medico di bordo Leonard "Bones" McCoy (Karl Urban); l'ingegnere capo della nave, Montgomery "Scotty" Scott (Simon Pegg); l'ufficiale responsabile delle comunicazioni Uhura (Zoë Saldana); l'esperto timoniere Sulu (John Cho); e il diciassettenne "enfant prodige" Chekov (Anton Yelchin).

Questo gruppo affronterà una situazione ad altissimo rischio che genererà in ognuno di loro sentimenti importanti quali la lealtà, il cameratismo, l'audacia e il buon umore, che consolideranno per sempre il loro legame.
Kirk e Spock dovranno confrontarsi con un destino inesorabile: unire le proprie forze in una partnership tanto improbabile quanto potente, che consentirà loro di spingersi audacemente oltre quei confini che nessuno ha mai osato valicare.