Cuando a la tripulación de la nave Enterprise le ordenan que regrese a casa, descubren una imparable y terrorífica fuerza que, desde dentro de su organización, ha hecho saltar por los aires la flota y todo lo que esta representa, sumiendo al mundo en una profunda crisis. Con un asunto personal que resolver, el capitán Kirk (Chris Pine) encabeza una incursión a un planeta en guerra para capturar a un hombre que es un arma de destrucción masiva. A medida que nuestros héroes se van sumergiendo en una épica partida de ajedrez a vida o muerte, el amor se verá puesto a prueba, las amistades se romperán, y habrá que hacer ciertos sacrificios por la única familia que le queda a Kirk: su tripulación.