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）。
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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。
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。
盒子女孩莉莉，一个渴望成为网红的少女，为了粉丝不惜一切代价，包括她男朋友的精神健康。为了宣传她的下一个项目，她收到了一尊神秘的雕像。她渴望获得点赞，于是雇佣他来夺取她的雕像。当莉莉召唤出超越超自然的力量时，这对社交媒体狂热的情侣得到了意想不到的惊喜。
平行空间管理机构的高级沟通者林江，为了拯救同为沟通者但身患绝症的爱人来到另一个平行空间，想获取该空间中小夏（这个空间中的冯夕）的器官为冯夕做移植。守护该平行空间的沟通者隐士陈安，乔装改扮，来查明林江非法闯入的目的。 罗杰带人来该空间支援，与林江谈话中告知要毁灭底层空间去往高层空间的计划，二人反目，激战中林江受伤逃走，林江找到冯夕和陈安将罗杰的计划告知，陈安深知事情不是自己所能处理的。于是联系其它空间的隐士前来一起处理这件事。罗杰找到陈安等人的藏身处，将众隐士及林江击伤。危难时冯夕用自己做人质救下了大家，罗杰带冯夕离去...
