故事讲述约翰尼·里科(卡斯帕·凡·迪恩配音)降级发配到火星偏僻空间站，他本和士兵安稳培训，不料众人被一大批外星昆虫包围，战争一触即发。

大卫（杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰）、米兰达（丽贝卡·弗格森 Rebecca Ferguson 饰）、罗里（瑞安·雷诺兹 Ryan Reynolds 饰）、秀（真田广之 饰）和休（阿利安·巴克瑞 Ariyon Bakare 饰）是在同一艘太空船上工作的宇航员们。一次偶然之中，他们在火星上发现了一个尚未成熟的生命体。休将这个生命体带回了实验室，让大家没有想到的是，这个小小的细胞在外界的刺激之下竟然开始了飞速的成长。
随着生命体的长大，事态的发展开始失去了控制，该生命体展现出了强大的攻击力和高超的智力，先后杀死了数名船员。不仅如此，大卫发现生命体似乎想随着飞船一起降落地球，而一旦它的阴谋得逞，地球上的人类势必将要面临灭顶之灾。

故事发生在一艘名为“契约”的殖民太空船之上，飞船上搭载了两千名进入沉睡的殖民者，他们的目的地是遥远的欧米伽六号行星，希望能够在那里建立新的家园。一场意外的发生令契约号的能量收集帆遭到了破坏，船长布兰森（詹姆斯·弗兰科 James Franco 饰）亦不幸身亡。作为代理船长的欧朗（比利·克鲁德普 Billy Crudup 饰）带领着惊恐而又悲伤的船员们降落到了一颗未知的神秘星球上。
在这里，他们遇见了仿生人大卫（迈克尔·法斯宾德 Michael Fassbender 饰），大卫热情的接纳了人类的到来，并讲述了他和已故的肖博士（劳米·拉佩斯 Noomi Rapace 饰）在这里生活的经历。就在大卫渐渐赢得了船员们的信任的同时，大家已经一步一步的走入了前者为他们精心打造的地狱之中。

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）。而来自未来的老年史波克（伦纳德·尼莫伊 Leonard Nimoy 饰）因穿越时空，告诉了柯克未来罗慕伦帝国的残余势力尼诺（艾瑞克·巴纳 Eric Bana 饰）也已经回到现在，并率领大队人马进行复仇，尼诺摧毁了史波克的家乡瓦肯星，下一个目标便是地球……
本片荣获第82届奥斯卡最佳化妆奖。
【媒体评价】
30年来最令人兴奋的星际迷航电影，它标志着柯克船长新传奇的开始，如果接下来的续集敢于保持这一部的快节奏风格，必将成为未来几年最不可忽视的票房炸弹。——《帝国》
自《星际迷航2：可汗之怒》之后最棒的一部，在视听上的震撼也远远超过它的时代。——CinemaBlend.com
JJ·艾布拉姆斯成功地让一个正在被人遗忘的经典系列起死回生，尽管新的《星际迷航》没有它前辈的深遽，但依然可以凭借其无穷的活力感动观众。——Dark Horizons
影片令人振奋，不仅仅成就了该系列最为精彩的时刻，毫无疑问也是科幻电影史上浓墨重彩的一笔。——《The Australian》