寇克舰长在执行任务时为救史巴克，将星舰企业号暴露在外星球原始文明面前，违反了联邦条例，被剥夺了企业号的指挥权。此时，联邦星舰总部遭袭，一直支持寇克舰长的帕克上将和一大批联邦高级指挥官都在袭击中身亡。寇克发誓要找出元凶，于是他再次回到企业号，在其他舰员的帮助下踏上了寻找真凶的道路。他们找到元凶时却发现真相并不像他们想象的那么简单。原来联邦星舰的司令官马可士为了实现个人的野心，不惜向克林贡星系宣战。马可士解冻了具有超能力的“可汗”，一手策划了对星舰总部的袭击，寇克与史巴克等舰员一起与可汗展开殊死战斗，为了解救企业号，寇克以身殉职，史巴克代理整个企业号继续战斗，活捉了“可汗”，老骨头医生利用“可汗”的血救活了寇克，而可汗则被再次冷冻。重整后的企业号焕然一新，朝着宇宙深处的新目的地进发。