企业号虽被调召回到23世纪的地球，但他们却发现， 一股无法阻挡的恐怖力量，不仅从内部摧残星际联邦，更让世界濒临毁灭。企业号舰长詹姆士柯克 （ 克里斯·派恩 饰）将领军对抗战火连天的世界，并且想方设法缉捕聪明绝顶，而前所未见的神秘星际恐怖份子约翰哈里森 （ 本尼迪克特·康伯巴奇 饰）。企业号所有船员包括大副史巴克 （ 扎克瑞·昆图 饰）、医疗官连纳老骨头麦考伊 （ 卡尔·厄本 饰）、轮机长蒙哥马利史考特 （ 西蒙·佩吉 饰）、通讯官乌胡拉 （ 佐伊·索尔达娜 饰）、舵手苏鲁 （ 约翰·赵 饰）、契可夫 （ 安东·尤金 饰）还有克里斯多佛派克上将 （ 布鲁斯·格林伍德 饰），他们过往所相信的价值观竟开始动摇，不仅爱情受到挑战，友谊也遭到考验，在内忧外患的夹击之下，柯克舰长也将面临抉择，而他视如家人的船员也将在这场更为艰险的黑暗战役里奋力一战 。

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。

电影的故事承接上集，在企业号被召回地球之后，船员们发现星际联盟的内部出现了一股不可阻挡的恐怖势力，严重威胁到星际战舰和整个世界的安危。为了解决…

本片讲述了《星舰迷航》早期的故事。可可当时还是一个自高自大的愤青，到处惹是生非。他在爱荷华与星际战队学院一同战斗时，派克队长对他产生了兴趣，发…

克里斯·海姆斯沃斯在与外媒《综艺》的采访中，确认他已拒绝出演重启版《星际迷航4》，原因是他对剧本不很满意：“我认为我们还没有找到足够的理由来重访，我不希望我将展现的东西不能让我自己激动。” 　　《星际迷航4》早早就宣布克里斯·海姆斯沃斯将回归，再度饰演詹姆斯·柯克舰长的父亲乔治·柯克。而去年夏天，又传出该片进度搁浅，海姆斯沃斯和饰演詹姆斯·柯克的克里斯·派恩都接近退出，当时曝出的理由是片酬分歧，演员方跟派拉蒙没谈拢。而此次海姆斯沃斯的说法则证实了双方没谈拢，不过理由不同。

邪恶的可汗逃脱十五年前被柯克船长拘禁的星球，他本人是一位智勇双全的领袖，但此刻已变成一个邪恶的狂人，他誓言要向柯克船长讨回血仇。于是他先劫持了一艘联邦战舰，后又偷取了柯克船长的儿子和旧情人制造的毁灭性武器。并引诱进取号投入他精心设计的圈套…

柯克船长（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。而神秘敌人剋劳（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。

皮卡德舰长获知数据中尉在巴库星球被掳为人质后立刻率进取号前往营救。当他们来到巴库星球，整个星球上只居住了六百名巴库人，与世隔绝、摒弃科技、崇尚和平，过着纯朴的生活；数据被掳不像是巴库人的作风，想必另有隐情。

杨紫琼饰演平行宇宙的Philippa Georgiou女皇，加入了“第31区”，即星际迷航里的秘密警察组织。 　　剧情会集中在Philippa Georgiou于「第31区」的冒险。

接上一部剧情，企业号继续他们长达五年的探索任务。但是当他们进入一块未知的区域的时候，一大波战斗力爆表的外星人向企业号发动了袭击，使得企业号…