เรื่องราวเกี่ยวกับ เจมส์ ที. เคิร์ก และ มิสเตอร์สป็อค ในวัยหนุ่ม การพบกันครั้งแรกของทั้งคู่ใน สตาร์ฟลีท อะคาเดมี่ รวมถึงการออกปฏิบัติภารกิจครั้งแรกที่ต้องเหยียบย่างเข้าสู่ดินแดนที่ไม่เคยมีมนุษย์หน้าไหนย่างกรายเข้าไปมาก่อน! ชะตากรรมของแกแล็คซี่ตกอยู่ในกำมือของเด็กหนุ่มจากสองโลกที่มีนิสัยแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง คนแรกคือ เจมส์ ไทบีเรียส เคิร์ก (คริส ไพน์) เด็กหนุ่มหัวรั้นจากไอโอว่าผู้รักความสนุกตื่นเต้น ซึ่งมีความเป็นผู้นำอยู่ในสายเลือด อีกคนก็คือ สป็อค (แซ็คคารี่ ควินโต้) ผู้เติบโตมาบนดาววัลแคนสถานที่ซึ่งปลูกฝั่งให้ดำเนินชีวิตด้วยหลักเหตุผลและปฏิเสธการตัดสินใจเรื่องต่างๆ ด้วยอารมณ์ อย่างไรก็ตาม สป็อค ถูกมองเป็นแกะดำในสังคมเพราะชาติพันธุ์ที่เขาเกิดเป็นลูกครึ่งมนุษย์ แต่ด้วยความทุ่มเทและตั้งมั่น บวกกับความเฉลียวฉลาดที่มีอยู่ในตัว ทำให้เขากลายเป็นชาววัลแคนคนแรกที่สามารถเข้าเรียนในสถาบันสตาร์ฟลีทได้สำเร็จ แม้ว่า เคิร์ก และ สป็อค จะมีนิสัยแตกต่างกันเหมือนหยินกับหยาง แม้คนหนึ่งจะดำเนินชีวิตด้วยอารมณ์ ส่วนอีกคนทำทุกอย่างด้วยเหตุผล ถึงแม้ว่าพวกจะเป็นคู่กัดที่คอยชิงดีชิงเด่นกันอยู่ตลอดเวลาก็ตาม แต่ทั้งคู่ก็มีความใฝ่ฝันสูงสุดเหมือนกัน นั่นก็คือ การได้รับคัดเลือกให้เข้าร่วมทีมลูกเรือของยาน ยูเอสเอส เอ็นเตอร์ไพรส์ ยานอวกาศที่ก้าวล้ำยุคที่สุดเท่าที่เคยมีการสร้างกันมา ซึ่งอยู่ภายใต้การนำทีมของกัปตัน คริสโตเฟอร์ ไพค์ (บรูซ กรีนวู้ด) และลูกเรือคนอื่นๆ ซึ่งประกอบไปด้วย เด็กอัจฉริยะวัย 17 ปีอย่าง เชคอฟ (อันตวน เยลชิน), เจ้าหน้าที่แพทย์ประจำยาน เลนนาร์ด “โบนส์” แม็คคอย (คาร์ล เออร์แบน), หัวหน้าทีมวิศวกรรมของยาน มอนต์โกเมอรี่ สก็อตต์ (ไซม่อน เป็กก์), เจ้าหน้าที่สื่อสาร อูฮูร่า (โซอี้ ซัลดาน่า), และ นายท้ายยานผู้มีประสบการณ์สูงอย่าง ซูลู (จอห์น โช) ปฏิบัติภารกิจครั้งนี้จะทำให้พวกเขาได้พบกับบททดสอบครั้งยิ่งใหญ่ในชีวิตที่มีทั้งความเจ็บปวด, มิตรภาพ, ความกล้าหาญ และความน่าประทับใจ ที่จะทำให้ทุกคนจดจำไปตลอดกาล