在不久的将来，地球上出现了能源危机。由多国人员组成的Cloverfield站将测试Shepard粒子加速器，期望为所有国家产生能源，解决能源问题。然而，实验出了问题，损坏了空间站，并打开了一个通往另一维度的平行地球的门户。他们还在空间站的隔板后面发现了一个被电线缠绕的女人，他们得知她曾在另一个维度的...全部

柯克船长（克里斯·派恩 Chris Pine 饰）和企业号的船员们来到了银河系中未知的一个区域，开始完成他们5年的任务——探索新世界，寻找新物种。却在途中滞留异星，遭遇了当地种族追杀，他们必须找到方法离开这个星球。