O Capitão Kirk (interpretado por Chris Pine) e a tripulação da Enterprise chegam a uma região desconhecida da galáxia, dando início à sua missão de cinco anos: explorar novos mundos e procurar novas espécies. Contudo, durante a viagem, ficam retidos num planeta alienígena e são perseguidos por uma raça local, forçando-os a encontrar uma maneira de escapar deste mundo.