Действие сериала разворачивается во второй половине 23 века, в период с 2264 по 2269 годы. Он рассказывает о пятилетнем исследовательском путешествии космического корабля «USS Энтерпрайз NCC-1701», который принадлежит Объединённой Федерации Планет. Командует этим звездолётом капитан Кирк.

Фильм переносит нас в завершение пятилетней миссии звездолета «Энтерпрайз», которым руководит капитан Кирк. Команда сталкивается с новыми вызовами и приключениями, продолжая исследовать неизведанные уголки космоса. Это история о последних годах их совместных усилий, смелости и дружбе, которые помогают им преодолевать трудности и находить ответы на загадки вселенной.

Возвращаясь домой с Вулкана на захваченном клингонском космическом корабле, Кирк и его команда ожидают худшего. Хотя они выполнили свой долг, вернув Спока живым и здоровым, у них мало причин для радости, особенно когда начинаются воспоминания о совершенных проступках.

Неподчинение приказам, угон и последующее самоуничтожение «Энтерпрайза», саботаж «Эксцельсиора» – все это заставляет их представлять себе не самые приятные последствия по прибытии на Землю.

Но реальность оказывается еще более мрачной: к Земле приближается огромный космический корабль неизвестного происхождения, передающий сигналы на языке китов, которые к 23-му веку уже полностью вымерли. Этот загадочный корабль влияет на погоду, вызывая на планете непрекращающиеся ливни, грозы, ураганы и смерчи. Анализ ситуации показывает, что если каким-то чудом на Земле снова появятся киты, это может стабилизировать обстановку и предотвратить надвигающийся кризис.

И кто же способен сотворить это чудо? Конечно же, капитан Кирк и его команда! Они готовы отправиться в прошлое, чтобы найти китов и привезти их в будущее ради спасения всей планеты.

Их путешествие начинается...

После взрыва Праксиса, одной из лун Кроноса, клингоны практически лишились всех ресурсов для существования, что привело к окончанию долгого противостояния с Федерацией. Настало время для мирных переговоров, однако не все оказались готовы к миру — некоторым выгодна бесконечная война.

Кирк и его верный экипаж, уже почти готовые к выходу в отставку, получают секретное задание — провести первый этап мирных переговоров с Канцлером Клингонской Империи. Но неожиданно на клингонский корабль совершается нападение, в результате которого канцлер погибает, переговоры срываются, а в нападении обвиняют «Энтерпрайз», в частности капитана Кирка и доктора МакКоя.

Пока руководство Федерации раздумывает над дальнейшими действиями, клингонский суд приговаривает Кирка и МакКоя к заключению на отдаленном астероиде, покрытом вечными льдами. Но они не теряют надежды, ведь они офицеры Звездного Флота. Кирк давно подозревает, что это заговор с целью сорвать мирные переговоры, и постепенно начинает распутывать его.

Тем временем «Энтерпрайз» под командованием Спока тайно направляется к астероиду, чтобы спасти своих товарищей.

Из глубин космоса через сектор клингонов к Земле движется колоссальный неопознанный объект с непонятными, но, возможно, угрожающими намерениями. Единственным кораблем, который может вовремя добраться до этого объекта, чтобы изучить его и устранить возможную угрозу для Земли, оказывается "Энтерпрайз".

На песчаной планете Нимбус III, находящейся в нейтральной зоне, разразился кризис, который поначалу казался очередным проявлением местного бунтарства, желающего привлечь внимание Федерации. Однако на этот раз ситуация оказалась куда серьезнее.

Повстанцы обрели нового лидера — уроженца планеты Вулкан по имени Сайбок. Обладая выдающимися парапсихологическими способностями, Сайбок может за короткое время вызвать у любого человека или инопланетянина чувство безраздельного доверия.

Сайбок провозглашает себя новым мессией и намеревается отправиться на поиски самого Бога. Ему на помощь случайно попадает экипаж «Энтерпрайза», который вынужден принять участие в этой миссии. Даже Спок, один из немногих, кто не поддался влиянию Сайбока, не может поднять руку на своего родного брата.

Их путь лежит в центр галактики, за Великий Барьер, на загадочную планету Ша Ка Ри. Согласно древним книгам, именно там их должен ожидать Великий Творец. Но удастся ли им найти то, во что они верят, или миф останется мифом? Все ответы ждут их на Ша Ка Ри.

Так начинается самое удивительное путешествие «Энтерпрайза», делая его уникальным.

После победы над Ханом и создания планеты Генезис, капитан Джеймс Т. Керк не ощущает радости. Его друг Спок погиб, спасая «Энтерпрайз», и эта утрата оставила глубокий след в его душе. К тому же, еще один близкий друг, Мак-Кой, начинает терять рассудок.

Неожиданный визит Зарека, отца Спока, приносит неожиданную новость и проблеск надежды: оказывается, Спок жив, и его сознание находится в теле Мак-Коя. Керк решает помочь друзьям и угоняет свой корабль, который уже должен был быть списан. Он нарушает карантин, установленный Федерацией на планете Генезис, где работает научная экспедиция под руководством его сына, Дэвида.

Тем временем, Клингоны узнают о существовании Генезиса, и их боевой корабль под командованием Крюге направляется к планете. Встреча становится неизбежной...

Судебный пристав Джейк Уэйд помогает своему старому знакомому, преступнику по имени Клинт Холлистер, сбежать из тюрьмы, поскольку чувствует, что остался перед ним в долгу. После этого Джейк решает исчезнуть из поля зрения Клинта и возвращается к себе домой. Однако Клинт находит его и принуждает Джейка показать место, где тот спрятал добычу, которую прихватил с собой, покинув банду Клинта.

Адмирал Кирк переживал кризис среднего возраста и считал его своей главной проблемой. Однако всё изменилось, когда он получил сообщение с планеты Сеты Альфа 5 о появлении его давнего врага, жаждущего мести.

Хан, генетически усовершенствованный сверхчеловек с выдающимся интеллектом, физической силой и амбициями, уже сталкивался с экипажем «Энтерпрайза». Тогда его попытка захватить корабль была пресечена, и его вместе с его людьми оставили на пригодной для жизни планете.

Теперь, спустя 15 лет, Хан сумел вырваться из своего принудительного изгнания. Его единственная цель – уничтожить Кирка, которого он считает виновным во всех своих бедах. Их давнее противостояние разворачивается на фоне секретных экспериментов Федерации по терраформированию планет.

На этот раз Кирку придется одержать победу любой ценой, начиная с преодоления собственного эго.