在尼比鲁星球探查期间，企业号舰长柯克（克里斯·派恩Chris Pine 饰）为营救史波克（扎克瑞·昆图 Zachary Quinto 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 Benedict Cumberbatch 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。
当他们最终找到哈里森，才终于知晓他的真实身份，以及伦敦袭击事件背后的阴谋和黑幕。
幕后花絮：
①派拉蒙公司希望J·J·艾布拉姆斯能用3D格式拍摄这部电影，但是J·J·艾布拉姆斯却想用IMAX的格式拍摄影片。最后导演和制片方各自妥协了一步。于是，这部电影就成为了一部，用IMAX格式拍摄，在后期转制3D的电影。影片的全部特效，由工业光魔公司制作。
②本尼迪克特·康伯巴奇的试镜材料是在自己好朋友家的厨房里录制的，用的是一个iPhone。
③在本片之前，本尼迪克特·康伯巴奇曾经和爱丽丝·伊芙有过两次合作，分别是《恋爱学分》和《霍金的故事》。
④在剧本创作期间，影片有无数个候选标题，其中还包括一些开玩笑的标题。在这些标题中，编剧达蒙·林德洛夫最喜欢的是《星际迷航：变形金刚4》这个标题。
⑤迈克尔·多恩在影片开拍的时候曾经被请来，扮演了一个指挥官。但是剧组认为，不应该把老版本的演员和新版本的演员混在一起，所以就把他的戏份全剪了。
⑥影片的编剧在创作剧本阶段，曾经把著名科幻作家阿瑟·克拉克和拉里·尼文的作品找来看了一遍，当做灵感来源。
⑦影片的一些场景在冰岛拍摄，这也是《星际迷航》这套电影第一次在美国以外的地方取景。
⑧约翰·哈里森给了克里克一个叫做23174611的星际坐标。这个星际坐标曾经在《星际迷航：太空种子》（The Space Seed）这部电影中出现过。
⑨这是彼得·威勒主演的第二部《星际迷航》电影，前一部还是2001年的《星际旅行：进取号》。
电影评价：
在之前看《霍比特人：意外之旅》时我还会抽出一整天时间把《魔戒》三部曲的电影从头到尾补一遍，而看《星际迷航》，我实在是没有兴趣补一补这部片子的历史。倒不是喷《星际迷航》，而是实在不是我的菜。
虽然作为编剧出道，但J.J应该也算是个准技术流，对声光效果的高品质追求使他的作品在观赏性上拥有超高的水准，本片也是如此。看上去在特效上精打细算的J.J丝毫没有浪费一点IMAX那昂贵的70毫米胶片，并且3D效果也始终贯穿了几乎所有的重要场景里。本片的团队沿用了2009年《STAR TREX 星际迷航》的原班人马，并且继续和工业光魔合作，创造了影视上第一部使用了IMAX胶片呈现3D效果的电影，结合水平强大的技术团队和多才多艺的艺术家，本片带来了大量效果逼人的垂直景深和构图，至少在视觉效果上，这一定会是一部在近几十年里都不会被人遗忘的电影。
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