卡塔丽亚在十岁时目睹自己的父母被哥伦比亚毒品大王唐·路易斯残酷杀害。逃出生天的卡塔丽亚逃到了芝加哥，投奔了叔叔埃米利奥，他也是一个黑帮分子。埃米利奥尽量让卡拉勒娅远离黑帮生活的影响，但卡塔丽亚一心想成为一名职业杀手。25岁的她终于变成了一个经验丰富、冷酷无情的刺客，她平时为叔叔埃米利奥工作，但内心里的目标却是为自己的父母展开复仇，干掉毒品大亨唐·路易斯。

　有一个受聘于美国政府的机密组织，成员包括领军人物克莱（杰弗里·迪恩·摩根 Jeffrey Dean Morgan 饰）、玩世不恭的简森（克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰）、武器专家罗克（伊德瑞斯·艾尔巴 Idris Elba 饰）以及普奇（哥伦布·绍特Columbus Short 饰）、酷格（奥斯卡·贾恩那达 Óscar Jaenada 饰）等人。他们在玻利维亚执行任务时，因内鬼麦克斯（杰森·帕特里克 Jason Patric 饰）的出卖，让每个人的生命都笼罩在死亡威胁里。克莱将计就计，伪造了大家的死亡，改名“失败者”秘密潜回美国。

柯克船长和企业号的船员们来到了银河系中未知的一个区域，开始完成他们5年的任务——探索新世界，寻找新物种。却在途中滞留异星，遭遇了当地种族追杀，他们必须找到方法离开这个星球。

2230年出生于瓦肯星的男孩史波克（扎克瑞·昆图 饰），因为母亲阿曼达·格雷森（薇诺娜·瑞德 饰）是人类，经常遭到同僚的嘲笑和欺负。父亲萨瑞克（本·克劳斯 饰）是瓦肯星的一名外交官，史波克从小就不断地在严肃的瓦肯逻辑教育和他的人类情感之间挣扎。长大后的史波克遇到了同样怀着远大志向的柯克（克里斯·派恩 饰），两人虽矛盾不断但通过种种任务考验逐渐开始互相理解。企业号的老舰长是克里斯托弗·派克（布鲁斯·格林伍德 饰），舰员则包括医疗官“老骨头”（卡尔·厄本 饰）、总工程师史考特（西蒙·佩吉 饰）、通讯官乌瑚拉（佐伊·索尔达娜 饰）、舵手苏鲁（约翰·赵 饰），以及17岁的领航员——天才少年契柯夫（安东·尤金 饰）。而来自未来的老年史波克（伦纳德·尼莫伊 饰）因穿越时空，告诉了柯克未来罗慕伦帝国的残余势力尼诺（艾瑞克·巴纳 饰）也已经回到现在，并率领大队人马进行复仇，尼诺摧毁了史波克的家乡瓦肯星，下一个目标便是地球……

在尼比鲁星球探查期间，企业号舰长柯克（克里斯·派恩 饰）为营救史波克（扎克瑞·昆图 饰）采取了胆大妄为的举动，几乎危及全舰队员的生命，他也为此付出了代价。不久，柯克官复原职，而伦敦发生一起死亡超过四十人的恐怖袭击事件。该事件的始作俑者约翰·哈里森（本尼迪克特·康伯巴奇 饰）正来自联盟内部。此后他驾驶飞机袭击了高层会议，柯克最为敬重的派克将军不幸遇难。为了阻止约翰·哈里森的外逃阴谋，柯克重新率领企业号启程追击。危机重重的旅途，他和舰员、朋友之间的信任也受到巨大考验。 当他们最终找到约翰·哈里森，才终于知晓他的真实身份，以及伦敦袭击事件背后的阴谋和黑幕……