2285年，在与可汗的战斗中受损的联邦星舰进取号返回地球太空港维修。柯克仍沉浸在斯波克牺牲的悲痛中，而麦科伊医生却开始出现异常行为：擅闯斯波克旧舱房、胡言乱语，最终被强制送医。与此同时，星际舰队宣布进取号即将退役，并对新发现的创世星下达禁入令。斯波克父亲沙瑞克突然造访，透露斯波克临终前与麦科伊进行了心灵融合，必须将遗棺带回瓦肯星才能安息。为完成使命，柯克带领麦科伊、斯科提等老船员冒险劫持即将退役的进取号，突破星际舰队封锁驶向创世星。途中他们遭遇克林贡战舰的追击——克鲁格船长误将创世星视为联邦新武器，誓要将其摧毁。一场关乎挚友灵魂归宿的星际营救在生死时速中展开。