科克船长（克里斯·派恩 饰）带领企业号继续踏上宇宙探索的旅程，他向老骨头（卡尔·厄本 饰）讲述了自己对于船长身份的忧虑，而在他与最好的朋友史波克（扎克瑞·昆图 饰）互诉衷肠前，他们又接到了一个紧急救援的任务。而神秘敌人卡尔（伊德瑞斯·艾尔巴 饰）开始攻击企业号，而幸存的企业号成员也分散至一个行星上求生。老骨头、史波克、科克、契诃夫（安东·尤金 饰）、乌胡拉（佐伊·索尔达娜 饰）、苏鲁（约翰·赵 饰）等船员再次团结起来，为生存作战。但在斯科特（西蒙·佩吉 饰）遇见了Jaylah（索菲亚·波多拉 饰）之后，他们找到了能够征集所有船员并且逃离那座星球的方法，需要在卡尔毁掉星际舰队之前成功阻止他。