La plus grande aventure de tous les temps commence avec Star Trek, l'histoire incroyable du voyage inaugural d'un jeune équipage à bord du vaisseau le plus perfectionné jamais créé : l'U.S.S. Entreprise. Dans un voyage rempli d'action, de comédie et de péril cosmique, les nouvelles recrues doivent trouver un moyen d'arrêter un être maléfique dont la mission de vengeance menace toute l'humanité. Le destin de la galaxie est entre les mains de rivaux acharnés. L'un d'eux, James Kirk (Chris Pine), est un garçon de ferme de l'Iowa délinquant et avide de sensations fortes. L'autre, Spock (Zachary Quinto), a été élevé dans une société basée sur la logique qui rejette toute émotion. Alors que leur instinct fougueux se heurte à leur raison tranquille, leur partenariat improbable mais puissant est la seule chose capable de mener leur équipage à travers un danger inimaginable, en allant audacieusement là où personne n'est allé auparavant.