故事发生在的二十三世纪，人类的科技发展已经到达了可以星际旅行的地步。2230年出生于瓦肯星的男孩史波克（扎克瑞·昆图 Zachary Quinto 饰），因为母亲阿曼达·格雷森（薇诺娜·赖德 Winona Ryder 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 Ben Cross 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 Chris Pine 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 Bruce Greenwood 饰），舰员则包括医疗官“老骨头”麦考伊（卡尔·厄本 Karl Urban 饰）、总工程师史考特（西蒙·佩吉 Simon Pegg 饰）、通讯官乌瑚拉（佐伊·桑塔纳 Zoe Saldana 饰）、舵手苏鲁（约翰·周 John Cho 饰），以及17岁的领航员——天才少年契柯夫（安东·尤金 Anton Yelchin 饰）。
和前几集不同，这次影片采用了3D立体电影形式，可以让观众有身临其境的感觉。史上第一次国际性街舞对战，将在纽约举行!来自世界各地藏龙卧虎的顶级高手，都将在此一决高下!和卢克（瑞奇·马兰博瑞 Rick Malambri 饰）一起组成团队的，个个都是不怕虎的初生牛犊。刚刚考入纽约大学的可爱小子莫斯(亚当·G·瑟瓦尼 Adam G. Sevani 饰)、永不言败的自信美眉娜塔莉(沙妮·文森 Sharni Vinson 饰)、一脸孩子气但舞技惊人的卡米尔(艾莉森·斯卡里奥缇 Allison Scagliotti 饰)、高大威猛的肌肉大块头杰森。他们，每个人都做出了破釜沉舟的决定。尽管对于他们中的某些，这可能意味着耽误学业，意味着和家人反目，但为了追逐梦想，他们谁也不会后退……
