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）。
廿四世纪地球成为囚徒放遂之地，因联邦太空政府基地受到不明突击，总统巴特被迫撤离，途中闯入地球，被亲儿基拿俘获。基拿在地球己成为群雄之首，为达求离开地球的目的，以自己的亲儿丹尼尔作目标。丹尼尔与家庭教师戴安，巧遇囚徙达坚，与基拿来一之正义之战
本剧的背景设置在北卡罗来纳州的乡下，围绕Hayes一家展开。Hayes是一个典型的有爱家庭，在17岁的女儿Kayla从精神康复中心十年之后回家，全家开始找寻新生活的起点；但好景不长，Kayla脑海中关于死亡的臆想又开始侵扰她和整个家庭。
一位被忽视的工程师被派往阿拉斯加，去证实一位古怪的科学家的说法：捕捉闪电可以成为一种新的可再生能源。
五名宇航员成功飞往火星，在那里他们遇到了看似友好而先进的居民，他们怀有利用飞船入侵地球的秘密计划。
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一位未来的工薪阶层父亲反复梦到被未知力量摧毁。当他的噩梦开始影响自己与家人的关系时，他便很快意识到，外星人的无情攻击开始摧毁地球，而这些噩梦也许是骇人现实的关键线索。随着入侵者一波又一波的凌厉攻击，他必须寻找保护家人的力量，并弄清自己的真实身份。
