Ce nouvel épisode de Star Trek, réalisé par J.J Abrams (créateur d'Alias et de Lost), met en scène le premier voyage d'un tout nouvel équipage à bord de l'U.S.S. Enterprise. Dans ce périple semé de dangers, d'action et d'humour, les nouvelles recrues doivent tout faire pour triompher d'un être maléfique, dont les plans menacent l'humanité toute entière. Le sort de la galaxie est entre les mains de deux officiers que tout oppose : d'un côté, James Kirk (Chris Pine), tête brûlée en quête de sensations fortes, et de l'autre, Spock (Zachary Quinto, découvert grâce à Heroes), issu d'une société rejetant toute forme d'émotion. Une improbable mais puissante alliance se forme et sera seule en mesure de faire traverser à l'équipage d'effroyables dangers, là où personne n'est encore jamais allé...