Jest rok 1939. Pilot szkoleniowy Daniel McCormick (Mel Gibson) ma wszystko, by czuć się szczęśliwym: wspaniałą pracę, oddanego przyjaciela (George Wendt) i dziewczynę (Isabel Glasser), którą kocha nad życie. Niestety tragiczne wydarzenie odbiera mu ukochaną. Nie mogąc się z tym pogodzić. bierze udział w tajnym eksperymencie pokonującym barierę czasu i budzi się... w 1992 roku.
Dziarski i buntowniczy James Kirk (Chris Pine) i równie zuchwały pół-Vulcan, pół-człowiek Spock (Zachary Quinto) to członkowie załogi gwiezdnej floty, wyruszającej w pierwszy rejs na pokładzie nowoczesnego statku kosmicznego U.S.S. Enterprise. Podczas swojej fascynującej wyprawy spotykają złego i okrutnego Nero (Eric Bana), który zaślepiony chęcią zemsty, stwarza zagrożenie dla całej ludzkości.