Deux officiers que tout oppose, James T. Kirk, arrogant et rebelle, et le jeune Spock, à moitié Humain et à moitié Vulcain, embarquent à bord de l'USS Enterprise, le vaisseau spatial le plus sophistiqué jamais construit. Face à eux, surgi du futur, Nero, un Rémien assoiffé de vengeance qui menace la Fédération tout entière. Kirk et Spock, dont les relations sont pour le moins compliquées, vont devoir s'allier pour empêcher l'inévitable...