故事发生在二十三世纪，人类已可以进行星际旅行的地步。

史派克，出生自瓦肯星，父亲是瓦肯星外交官，母亲是人类，自小史派克就被同伴们瞧不起，可是史派克非常要强，逻辑能力极强，从小养成了靠逻辑做事的习惯。柯克，是个人类孩子，父亲在一场太空大战中死去，是一位英雄船舰长，尽管只做了12分钟的舰长，却挽救了整个舰队的人。

长大后的史派克学习成绩极为优秀，成为星际联盟学校的一名老师。而柯克，则像个混世小魔头，派克船长找到了他，希望他能继承父亲遗志，成为一名伟大的舰长，柯克和派克达成了约定。在一次演习中，柯克违反了常规的方法却赢得了胜利，然后被送上了军事法庭，要被审判，史派克质疑柯克，柯克不服。突然，瓦肯星向星际联邦发来求救信号，瓦肯星被强大敌人围攻，面临灭绝的危险。

星际联邦立刻派出精锐舰队前往瓦肯星营救，柯克被好友医疗官麦考伊偷偷带上进取号。柯克发现了问题所在，敌人想要围点打援，进取号一旦到来必死无疑。派克舰长立即做出应对，暗黑势力罗慕伦帝国残余势力瓦诺要求派克舰长前来谈判，然后暗中消灭进取号。派克临走前任命史派克为执行舰长，柯克为大副。瓦肯星就这样被瓦诺给灭了，然后史派克想要撤离 保存实力，柯克认为瓦诺下一个目标就是地球，所以要保存自己也要保护地球，因为意见不同，柯克被史派克流放到冰川雪地里了。

在这里柯克遇见了来自未来的史派克，得知了瓦诺和瓦肯星还有罗慕伦帝国的故事，在老年史派克和斯科特的帮助下回到进取号，取代了史派克成为舰长，然后指挥全舰，带着史派克营救派克船长，拯救了地球，杀死了瓦诺。